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Auto-regulación vs. regulación automática || Self-regulation vs. Automatic regulation

Artículo
 
 Editor
Basil Mohammed Al-Hadithi, basil61@gmail.com
 Contribuciones incorporadas
Díaz Nafría (09/01/2009)
Basil M. Al-Hadithi (27/02/2010)
 Ámbito de uso
Teoría de sistemas, cibernética, teoría de control
 Tipo
Concepto
 Francés
Autorégulation
 Alemán Selbstregelung

Contenidos
  1. El campo semántico de la auto-regulación
  2. Breve historia de la regulación automática
  3. Automatización industrial
  4. Regulación social de la automática

1. El campo semántico de la auto-regulación
 
Auto-regulación  es usado en teoría de sistemas y en cibernética en el sentido de homeostasis (→realimentación), es decir, la capacidad de un sistema para mantenerse en una situación de equilibrio. 

En este sentido autoregulación es también usado en psicología, aunque no en cuanto a "regulación automática" sino en cuanto a "regulación" o "control por uno mismo", también llamado autocontrol. Se trata, por tanto, de la capacidad de controlar las propias emociones, deseos y acciones mediante una determinación voluntaria y consciente. En cuanto a que automático se usa en un sentido maquinal y opuesto a lo consciente, se produce en consecuencia una cierta oposición semántica entre el sentido psicológico de la "auto-regulación" o "auto-control", por una parte, y la "regulación automática" o "control automático", por la otra.
 
Dentro del ámbito de sistemas electrónicos y en la ingeniería de control (→teoría de control) se usa el mismo concepto bajo el término de "regulación automática" o "control automático" y se usa el concepto de "sistema de control" para referirse al conjunto de elementos -físicos y lógicos- que cooperan para lograr la situación de equilibrio.
 

2. Breve historia de la regulación automática

 

El concepto de máquinas automáticas se remonta a la antigüedad, relacionado con mitos de seres mecánicos vivientes. Los autómatas, o máquinas semejantes a personas, ya aparecían en los relojes de las iglesias medievales, alcanzando considerable fama las ingeniosas criaturas mecánicas ideadas por los relojeros del s. XVIII.

 

Algunos de los primeros autómatas empleaban mecanismos de realimentación para corregir errores, basados en principios de funcionamiento que siguen empleándose actualmente. Entre los primeros dispositivos de control automático recogidos en la literatura encontramos en la Pneumatica de Herón de Alejandría (c. 150 a.C) un control del nivel del líquido de un tanque que es muy similar a lo que hoy en día se usa en las cisternas de los retretes. La tradición greco-bizantina –simbolizada por Herón y la escuela de Alejandría- fue desarrollada en el mundo islámico, yendo considerablemente más allá de los logros greco-bizantinos. En la literatura pueden encontrarse algunos sistemas de regulación automática relevantes, como los del inventor y científico árabe Al-Jazari (c.1206), cuyos relojes de agua representan una notable evolución del control de nivel de Herón, o los del ingeniero andalusí Ibn Khalaf al-Muradi, que inventó los engranajes segmentales y planetarios empleados en relojes. Estos desarrollos tuvieron gran influencia en la Europa cristiana de la baja edad media, en la que algunos inventores de relieve –que en ocasiones se vieron forzados a esconder sus artefactos- pueden considerarse predecesores de la automática, como San Alberto Magno, Pierre de Maricourt o Rogelio Bacon (Bacon 1859).

 

Sin embargo, a pesar de los avances prácticos, detrás de estas invenciones existía una relativa ausencia de desarrollos teóricos y matemáticos. El primer trabajo de lo que puede denominarse teoría clásica de control puede encontrarse en una contribución significativa relativa al regulador centrífugo de Boulton y Watt diseñado en 1788 (Rumford 1798). Este dispositivo constaba de dos bolas metálicas unidas al eje motor de una máquina de vapor y conectadas con una válvula que regulaba el flujo de vapor. A medida que aumentaba la velocidad de la máquina de vapor, las bolas se alejaban del eje debido a la fuerza centrífuga, con lo que cerraban la válvula. Esto hacía que disminuyera el flujo de vapor a la máquina y por tanto la velocidad.

 

3. Automatización industrial

 

El control por realimentación, el desarrollo de herramientas especializadas y la división del trabajo en tareas más pequeñas que pudieran realizar obreros o máquinas fueron ingredientes esenciales en la automatización de las fábricas en el siglo XVIII. A medida que mejoraba la tecnología se desarrollaron máquinas especializadas para tareas como poner tapones a las botellas o verter caucho líquido en moldes para neumáticos. Sin embargo, ninguna de estas máquinas tenía la versatilidad del brazo humano, y no podía alcanzar objetos alejados y colocarlos en la posición deseada.

 

Una sistema de fabricación automático está diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana. El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi-independiente del control humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como los equipos automáticos de conmutación telefónica, los pilotos automáticos y los sistemas automatizados de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de lo que podría hacerlo un ser humano.

 

4. Regulación social de la automática

 

A tenor de un concepto acrítico dominante del progreso social, la automatización se ha considerado como uno de sus pilares, aumentando la productividad y reduciendo la servidumbre, por tanto, contribuyendo al bienestar general. Sin embargo, deben considerarse los problemas políticos, sociales y antropológicos aparecidos con la automatización industrial –tal y como fueron tempranamente advertidos por Norbert Wiener (1989)- con objeto de evaluar y conducir los rumbos de la automatización. Un estudio crítico en profundidad cabe concebirse como un medio para lograr una auto-regulación (en el sentido arriba indicado) social en estas cuestiones. No obstante, como argumentó Noble (1993) en su Locura de la automatización, tal actitud crítica ha sido sistemáticamente evadida así como encapsulada en una ideología tecnocrática (Habermas 1970). Según el análisis de Noble, el avance de la automatización en los procesos industriales no daba cuenta de auténticos beneficios económicos, sino más bien de intereses militares, de poder y de clase.

 

Yendo aún más allá de la automatización industrial, las nuevas tecnologías de la información (TIC) han sido consideradas como medios para la automatización del trabajo intelectual (Diani 1996). Nuevos problemas sociales emanados en este campo debieran también abordarse en una amplía evaluación, reflexión y toma de decisiones crítica respecto a la automatización de cualquier tipo (Chollet and Rivière 2010). Tanto la teoría crítica como la reflexión ética se han planteado como escenarios para la consideración urgente de estos desafíos sociales (Teoría crítica de la información, ética de la información, roboética).


 
Referencias 

  • AL-JAZARÍ (c. 1206), trans. (1973), The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices: Kitáb fí ma'rifat al-hiyal al-handasiyya. Berlin: Springer.
  • BACON, Rogerio (1859). "Epistula de secretis operibus artis naturae". en Opera quaedam hactenus ineditaLondon: Brewer.
  • CHOLLET, M. and P. RIVIÈRE (coor.) (2010). Internet: révolution culturelle. Manier de voir, 109.
  • OGATA, K. (1998). Ingeniería de control Moderna, México D.F.: Prentice-Hall Hispanoamericana.
  • DIANI, M. (1996). Individualisation at work: office automation and occupational identity. in S. Lash, B. Szerszynski and B. Wynne (editors) (1996). Risk, Environment and Modernity: Towards a New Ecology. London: Sage Publications, 154-168.
  • HABERMAS, Jürgen (1970). "Technology and Science as Ideology". in Toward a Rational Society. J. Shapiro (trans.). Boston: Beacon Press.
  • HERO of Alexandria (c.150 b.C.); Bennet Woodcroft (trans.) (1851). Pneumatics of Hero of Alexandria. London: Taylor Walton and Maberly. [online] Rochester, NY: University of Rochester <http://www.history.rochester.edu/steam/hero/index.html> [Retrieved 10/3/2010]
  • HOA, W. K., HONGA, Y., HANSSON, A., HJALMARSSON, H, DENGA, J.W. (2003), “Relay auto-tuning of PID controllers using iterative feedback tuning”. Automatica, 39(2003), 149-157.
  • NOBLE, David F. (1993). Automation Madness, or the unautomatic history of automation. Chicago: Charles H. Kerr.
  • RASHED, Roshdi; MORELON, Régis (1996).Encyclopedia of the History of Arabic ScienceNew York: Routledge.
  • RUMFORD, B. C. (1798) "An Enquiry concerning the Source of Heat which is excited by Friction", A Journal of Natural Philosophy, Chemistry, and the Arts, vol. 2 (April 1798-March 1799), pp.106-118
  • WIENER, Norbert (1989). The Human Use of Human Beings. Cybernetics and Society. London: Free Assoc. Books (First published in 1950)
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Entradas incorporadas

Díaz Nafría (09/01/2009)
 
Usado en teoría de sistemas y en cibernética en el sentido de homeostasis (→realimentación), es decir, la capacidad de un sistema para mantenerse en una situación de equilibrio.

En este sentido autoregulación es también usado en psicología, aunque no en cuanto a "regulación automática" sino en cuanto a "regulación" o "control por uno mismo", también llamado autocontrol. Se trata, por tanto, de la capacidad de controlar las propias emociones, deseos y acciones mediante una determinación voluntaria y consciente. En cuanto a que automático se usa en un sentido maquinal y opuesto a lo consciente, se produce en consecuencia una cierto oposición semántica entre el sentido psicológico de la "auto-regulación" o "auto-control", por una parte, y la "regulación automática" o "control automático", por la otra.
 
Dentro del ámbito de sistemas electrónicos y en la ingeniería de control (→teoría de control) se usa el mismo concepto bajo el término de "regulación automática".
 
   
Basil Al Hadithi (27/02/2010)
 
Sistemas de control borrosos. En la actualidad, los sistemas de control con independencia de su naturaleza, se diseñan siguiendo unos criterios de prestación. Las exigencias de control a las que se los somete son en ocasiones difíciles de implementar mediante el uso de controladores convencionales.

Desde los primeros trabajos de Lotfi Zadeh (1964, 1965, 1973, 1988) se empezó a considerar el uso de la lógica borrosa como una técnica muy eficiente a la hora de tratar las incertidumbres de los sistemas de control complejos, llegando a resultados de una elevada eficiencia. Muchas han sido desde entonces las aplicaciones de la lógica borrosa, en especial las de diseño de sistemas de control durante las dos _ultimas décadas.

 

Dentro del área de ingeniería de control se ha conseguido popularizar el uso del control basando en lógica borrosa en muchas aplicaciones industriales. Zadeh  y Mamdani (1974, 1975) fueron los precursores en implementar técnicas de control basado en lógica borrosa para representar toda la experiencia y el conocimiento humano sobre un proceso de control, así como las posibles incertidumbres del mismo. Mediante el uso de la teoría de conjuntos borrosos, Mamdani y Assilian  consiguieron sintetizar un controlador basado en lógica borrosa sobre un proceso dinámico simple.


Normalmente, los controladores borrosos se diseñan partiendo de la experiencia y conocimiento que un experto tiene de los procesos a controlar. Lo que realmente hace falta desarrollar es una metodología que permita de forma efectiva analizar y sintetizar lo que llamaremos sistemas de control borroso.


La lógica borrosa es una teoría que aborda los aspectos de control mediante el uso de términos lingüísticos, expresando los datos cualitativamente, y por tanto algo imprecisos, al contrario que otras técnicas de razonamiento dentro de la inteligencia artificial. A su vez, todos aquellos aspectos ambiguos e incertidumbres propios del proceso son modelados mediante la teoría de conjuntos borrosos. Esta teoría acepta la existencia de elementos que pertenecen parcialmente a mas de un conjunto; de esta manera es posible dar a los elementos un tratamiento lingüístico.


Se puede afirmar que la lógica borrosa, por su peculiar definición, es susceptible de ser aplicada a sistemas complejos con componentes no lineales como por ejemplo: 1) Sistemas de elevada complejidad. 2) Sistemas que operan con alinealidades signicativas o moderadas. 3) Sistemas con incertidumbres intrínsecas al mismo y a sus entradas.


El hecho de utilizar términos lingüísticos supone una gran ventaja, ya que permite abordar el problema de control en los mismos términos empleados por el experto humano.


No obstante, el uso de la lógica borrosa o del control clásico depende de la característica del problema a resolver.


Las ventajas observadas en algunas investigaciones respecto al control borroso se centran:

1- En procesos con alinealidades fuertes o mal definidos el control borroso resuelve con facilidad y de manera eficiente el problema de control frente a los métodos convencionales. Su simplicidad reside en el uso de estructuras lingüísticas del tipo SI-ENTONCES diseñadas a partir del conocimiento y experiencia del experto humano.

Resulta no obstante necesario disponer de una herramienta que facilite el análisis de los sistemas borrosos de control.

2- Es aplicable a sistemas complejos, no lineales, con incertidumbres y que varían con el tiempo.

 
Referencias 

- Mamdani, E.H., and Assilian. A.(1975). An experiment in linguistic synthesis with a fuzzy  logc controller, Int. J. Man-Machine Studies, 7(1):1-13.

- Mamdani, E.H., and Assilian. A.(1974). Applications of fuzzy algorithms for control of simple dynamic plant. Proc. Inst. Elec. Eng. Part-D, 121:1585-1588.

- Zadeh, L.A. (1964). Fuzzy sets.  Memorandum ERL. Berkley: Univ. of California. (publicado en Information and Control, 1965).

- Zadeh, L.A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8(3), 338-353.

- Zadeh, L.A.(1973). Outline of a new approach to the analysis of complex systems and decision processes. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, SMC-3(1):28-44.

- Zadeh, L.A.(1988). Fuzzy logic. IEEE Computer, pages 83-93.

- Zadeh, L.A, Fu,  K. S., Tanaka, T., and Shimura,(1975). M., Fuzzy Sets and Their Applications to Cognitive and Descision Processes. Academic Press, New York.



Al Hadithi, Basil Mohammed  (06/03/2010)
 
Apuntes históricos sobre la automática. El concepto de máquinas automatizadas se remonta a la antigüedad, con mitos de seres mecánicos vivientes. Los autómatas, o máquinas semejantes a personas, ya aparecían en los relojes de las iglesias medievales, y los relojeros del siglo XVIII eran famosos por sus ingeniosas criaturas mecánicas 

Algunos de los primeros robots empleaban mecanismos de realimentación para corregir errores, mecanismos que siguen empleándose actualmente. Un ejemplo de control por realimentación es un bebedero que emplea un flotador para determinar el nivel del agua. Cuando el agua cae por debajo de un nivel determinado, el flotador baja, abre una válvula y deja entrar más agua en el bebedero. Al subir el agua, el flotador también sube, y al llegar a cierta altura se cierra la válvula y se corta el paso del agua. 

El primer auténtico controlador realimentado fue el regulador de Watt, inventado en 1788 por el ingeniero británico James Watt. Este dispositivo constaba de dos bolas metálicas unidas al eje motor de una máquina de vapor y conectadas con una válvula que regulaba el flujo de vapor. A medida que aumentaba la velocidad de la máquina de vapor, las bolas se alejaban del eje debido a la fuerza centrífuga, con lo que cerraban la válvula. Esto hacía que disminuyera el flujo de vapor a la máquina y por tanto la velocidad. 

El control por realimentación, el desarrollo de herramientas especializadas y la división del trabajo en tareas más pequeñas que pudieran realizar obreros o máquinas fueron ingredientes esenciales en la automatización de las fábricas en el siglo XVIII. A medida que mejoraba la tecnología se desarrollaron máquinas especializadas para tareas como poner tapones a las botellas o verter caucho líquido en moldes para neumáticos. Sin embargo, ninguna de estas máquinas tenía la versatilidad del brazo humano, y no podía alcanzar objetos alejados y colocarlos en la posición deseada.

Una automatización es un sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana . El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi-independiente del control humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como los equipos automáticos de conmutación telefónica, los pilotos automáticos y los sistemas automatizados de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de lo que podría hacerlo un ser humano.