Los servomotores son perfectos para sistemas que requieren un gran rendimiento debido a su capacidad para controlar con precisión la posición, la velocidad y el par. Sin embargo, controlar los servomotores es un proceso complejo y se emplean varios métodos de control para lograr un rendimiento óptimo según los requisitos específicos. En este artículo, exploraremos cinco métodos de control comunes para servomotores, analizando sus características, ventajas y escenarios de mejor uso. También incluiremos algunos gráficos para ayudarlo a comprender las diferencias entre estos métodos de control con mayor claridad.

Control de lazo abierto

El control de bucle abierto es la forma más simple de control de servomotores. En este sistema, el motor recibe comandos basados ​​en valores preestablecidos, como velocidad, posición o par, sin ningún mecanismo de retroalimentación. Para llevar a cabo una tarea, el controlador envía una señal al servomotor, que reacciona de acuerdo con esta entrada. En el control de bucle abierto, no hay un monitoreo continuo del rendimiento del motor. Por lo tanto, si hay cambios en el sistema o perturbaciones (como variaciones en la carga o la fricción), es posible que el motor no pueda ajustarse en consecuencia.

Características y beneficios

• Simplicidad: los sistemas de control de bucle abierto son sencillos y fáciles de implementar, ya que no requieren sensores de retroalimentación ni algoritmos complejos.
• Rentable: debido a que no se necesitan sensores adicionales, el costo del sistema es menor en comparación con los sistemas de bucle cerrado.
• Apto para aplicaciones de baja demanda: el control de bucle abierto funciona bien en aplicaciones donde la precisión no es crítica y las perturbaciones externas son mínimas.

Limitaciones

• Sin retroalimentación: el mayor inconveniente del control de bucle abierto es que no compensa los errores de posición, velocidad o par.
• Rendimiento inconsistente: en los casos en que hay cambios en la carga o fuerzas externas, el motor puede no funcionar como se espera.

Casos de uso

• Sistemas de automatización o robótica pequeños.
• Aplicaciones con requisitos de baja precisión.
• Proyectos de pasatiempos o configuraciones educativas.

Tipo de Control	Complejidad del Sistema	Costo	Precisión de Posición	Retroalimentación Usada
Control de Bucle Abierto	Baja	Baja	Baja	No
Control de Bucle Cerrado	Alta	Alta	Alta	Sí

Control de bucle cerrado (control de retroalimentación)

Una técnica más sofisticada para gestionar servomotores es el control de bucle cerrado, a veces denominado control de retroalimentación. En un sistema de bucle cerrado, se utilizan dispositivos de retroalimentación como codificadores, resolvers o tacómetros para controlar la posición, la velocidad o el par del motor. En función de la diferencia, denominada señal de error, el controlador ajusta el rendimiento del motor en tiempo real para lograr la salida deseada. Este mecanismo de retroalimentación continua garantiza que el motor se ajuste para mantener una posición, una velocidad y un par precisos.

Características y ventajas

Precisión: los sistemas de bucle cerrado ofrecen una gran precisión y pueden compensar las variaciones de carga, fricción y condiciones ambientales.
Adaptabilidad: la retroalimentación permite que el sistema se ajuste a los cambios en la carga o a cualquier perturbación inesperada, lo que hace que el sistema sea más robusto.
Alta eficiencia: el control de bucle cerrado minimiza el desperdicio de energía, ya que el motor puede ajustar su comportamiento para adaptarse a las necesidades del sistema.

Limitaciones

• Complejidad: los sistemas de control de bucle cerrado requieren componentes adicionales como codificadores y controladores, lo que los hace más complejos y costosos que los sistemas de bucle abierto.
• Mayor costo: debido a la necesidad de mecanismos de retroalimentación y controladores más sofisticados, los sistemas de control de bucle cerrado son más costosos.

Casos de uso

• Sistemas de automatización industrial.
• Máquinas CNC y robótica.
• Aplicaciones como equipos médicos exigen un alto nivel de precisión.

Parámetro	Control de Bucle Abierto	Control de Bucle Cerrado
Mecanismo de Retroalimentación	Ninguno	Retroalimentación Continua
Precisión	Baja	Alta
Complejidad del Sistema	Simple	Compleja
Costo	Bajo	Alto
Adecuado para	Tareas de baja demanda	Tareas de alta precisión

Control de posición

El control de posición se centra en controlar con precisión la posición de un servomotor. En este método, el controlador envía una señal al motor para que se mueva a una posición específica y el mecanismo de retroalimentación garantiza que el motor alcance y mantenga esa posición. Aplicaciones como robots y maquinaria CNC que exigen una colocación exacta dependen en gran medida de este sistema. En el control de posición, el controlador monitorea continuamente la posición del motor y ajusta la señal de entrada para corregir cualquier desviación de la posición objetivo. Este método se implementa a menudo en combinación con el control de bucle cerrado para mejorar la precisión.

Características y beneficios

• Alta precisión: proporciona un posicionamiento muy preciso, lo que lo hace ideal para robótica, fabricación automatizada y aplicaciones médicas.
• Ajuste en tiempo real: el motor puede ajustarse continuamente para alcanzar la posición exacta incluso ante cambios de carga o perturbaciones.
• Versatilidad: funciona bien en aplicaciones que requieren un posicionamiento angular o lineal específico.

Limitaciones

• Configuración compleja: requiere dispositivos de retroalimentación precisos (como codificadores) y algoritmos para controlar el movimiento del motor con precisión.
• Mayor costo: el sistema es más costoso ya que requiere más sensores y controles.

Casos de uso

• Máquinas CNC e impresoras 3D.
• Brazos robóticos y sistemas automatizados de selección y colocación.
• Procesos de fabricación de precisión.

Método de Control	Enfoque Principal	Precisión	Control de Velocidad	Compensación de Carga
Control de Posición	Precisión de Posición	Alta	Limitado	Alta
Control de Velocidad	Regulación de Velocidad	Moderada	Alta	Moderada

Control de velocidad

En el control de velocidad, la velocidad del motor se ajusta cambiando la señal de entrada para mantener una velocidad constante a pesar de las variaciones en la carga u otras perturbaciones. El control de velocidad es fundamental para aplicaciones en las que mantener una velocidad constante es más importante que la precisión de la posición.

En muchos casos, el control de velocidad se combina con otros métodos de control, como el control de bucle cerrado, para garantizar que el motor mantenga la velocidad deseada y se ajuste a las variaciones de carga.

Características y beneficios

• Consistencia: el control de velocidad garantiza que el motor funcione a una velocidad constante, incluso cuando la carga fluctúa.
• Eficiencia: reduce el consumo de energía en aplicaciones donde mantener la velocidad es más crítico que la precisión de la posición.
• Simplicidad: es más simple de implementar que el control de posición, lo que lo hace más rentable en ciertas aplicaciones.

Limitaciones

• Falta de precisión de posicionamiento: el control de velocidad se centra en mantener la velocidad, no en la posición del motor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones de precisión.
• Menos robusto: puede tener dificultades para mantener el rendimiento frente a perturbaciones externas significativas, como cambios de carga importantes.

Casos de uso

• Cintas transportadoras, ventiladores y bombas.
• Aplicaciones donde se requiere movimiento continuo sin precisión de posición.
• Sistemas HVAC y aplicaciones industriales de baja carga.

Método de Control	Enfoque Principal	Precisión	Eficiencia	Tipo de Aplicación
Control de Velocidad	Regulación de Velocidad	Moderada	Alta	Transportadores, Ventiladores
Control de Par	Regulación de Par	Alta	Moderada	Tareas sensibles a la carga

Control de par

El control de par se centra en regular la salida de par de un servomotor. En este método, el motor ajusta su corriente para mantener un par específico, independientemente de la velocidad o la posición. El control del par es esencial para aplicaciones en las que una fuerza o un par constantes son más importantes que mantener una velocidad o una posición específicas. El control del par se utiliza habitualmente en máquinas de prueba, prensas y sistemas que requieren un control preciso de la fuerza.

Características y beneficios

• Control de fuerza: ideal para aplicaciones que requieren un control preciso de la fuerza, como en pruebas de materiales o procesos de fabricación.
• Sensibilidad de carga: el motor puede adaptarse a cargas variables ajustando la salida de par, lo que garantiza un rendimiento constante.
• Flexibilidad: adecuado para aplicaciones en las que el control de la velocidad o la posición no es tan importante como la fuerza ejercida.

Limitaciones

• Configuración compleja: requiere una detección precisa del par y controladores sofisticados para regular el par de forma eficaz.
• Menor precisión: si bien se destaca en el control del par, es menos eficaz para aplicaciones que requieren una alta precisión en la posición o la velocidad.

Casos de uso

• Bancos de prueba, máquinas de prueba de materiales y prensas.
• Los brazos robóticos requieren retroalimentación de fuerza.
• Líneas de montaje automatizadas que necesitan una aplicación precisa de la fuerza.

Método de Control	Enfoque Principal	Precisión	Control de Fuerza	Adecuado para
Control de Par	Regulación de Par	Moderada	Alta	Pruebas de material
Control de Posición	Precisión de Posición	Alta	Baja	Robótica, CNC

Los requisitos particulares de su aplicación desempeñan un papel importante a la hora de determinar la mejor estrategia de control para un servomotor. Ya sea que busque precisión en la posición, velocidad constante o control exacto del par, cada método ofrece distintas ventajas y desventajas. Para que su sistema funcione de la manera más eficiente y eficaz posible, los fabricantes de servomotores deben comprender las distinciones entre estas técnicas de control.