retroalimentación

La retroalimentación es una porción de la señal de salida de un sistema que se redirige deliberadamente a su etapa de entrada. Esto crea un bucle cerrado, permitiendo que el sistema compare lo que realmente está haciendo con lo que se le pide que haga, para luego corregirse a sí mismo. Sin retroalimentación, un amplificador o controlador de motor opera a ciegas, sin darse cuenta de los cambios de carga, la deriva de temperatura o el envejecimiento de los componentes. Con retroalimentación, el sistema se autocorrige en tiempo real.

Los dos tipos principales son la retroalimentación negativa y la retroalimentación positiva. La retroalimentación negativa se opone a la señal de entrada, reduciendo la ganancia y la distorsión, al tiempo que mejora la estabilidad y la linealidad. Un amplificador de audio utiliza retroalimentación negativa para reducir la distorsión armónica de quizás un 5 por ciento a un 0.1 por ciento. La retroalimentación positiva refuerza la señal de entrada y se utiliza deliberadamente en osciladores para mantener la oscilación, pero es peligrosa en amplificadores donde causa descontrol y oscilación. La mayoría de los sistemas de control industrial dependen de la retroalimentación negativa.

Retroalimentación en el control de bucle cerrado

Los controladores de procesos industriales dependen de la retroalimentación para mantener el punto de ajuste. Un controlador de temperatura mide la temperatura real del proceso a través de un termopar o RTD, la compara con el punto de ajuste y ajusta la potencia del calentador para llevar el error a cero. La velocidad de este ciclo de comparación, generalmente de 10 a 100 veces por segundo, y la fuerza de la corrección, llamada ganancia, determinan la estabilidad. Una ganancia demasiado baja deja el proceso a la deriva; una ganancia demasiado alta causa oscilación alrededor del punto de ajuste.

La retroalimentación puede introducir retardo e inestabilidad si el bucle incluye demoras. Un elemento calefactor tarda en responder; el sensor tarda en medir; el controlador tarda en calcular. Si estas demoras son largas en relación con la acción de control, el sistema se excede, oscila y es posible que nunca se estabilice. Por eso, la sintonización proporcional-integral-derivativa (PID) es crítica: los tres parámetros se ajustan para que coincidan con el tiempo de respuesta natural y las características de retardo del bucle.

El término retroalimentación en sí proviene de la analogía de una persona que recibe información sobre los resultados de su acción y utiliza esa información para ajustar el siguiente intento. En electrónica, el concepto surgió en la década de 1920 cuando Harold Black inventó el amplificador de retroalimentación para compensar la no linealidad y la deriva de los tubos de vacío. Hoy en día, la retroalimentación es la base de todo control automático, desde servomotores hasta fuentes de alimentación e instrumentación de procesos.