La retroalimentación en los sistemas de control es un proceso mediante el cual la señal de salida real de un sistema se compara frente a un valor deseado. Si se detecta alguna discrepancia, el sistema de control ajusta los parámetros necesarios para minimizar el error.

Para entender un poco más el concepto de retroalimentación en los sistemas de control, podemos apoyarnos observando cómo la retroalimentación se presenta en la naturaleza. Por ejemplo, la frecuencia cardiaca[1] en un ser humano está relacionada con la frecuencia respiratoria estable, pero cuando esta se altera por acciones como correr, la frecuencia cardiaca se incrementa, lo cual está relacionado con un aumento en la demanda de oxígeno en el organismo. En este caso, el organismo interpreta la demanda de oxígeno como una retroalimentación al sistema nervioso para aumentar la frecuencia respiratoria y de esta manera estabilizar nuevamente la frecuencia cardiaca.

Otro ejemplo es el proceso de transpiración[2] en el ser humano, el cual actúa como mecanismo de termorregulación, es decir, un proceso natural de autorregulación de la temperatura. Así, cuando la temperatura de nuestro cuerpo se incrementa tras realizar alguna actividad física, el sistema nervioso detecta esta alteración como un sistema de retroalimentación con respecto a la temperatura de reposo, y con el fin de evitar afectaciones en el organismo, se produce el fenómeno de transpiración, para estabilizar la temperatura corporal a su estado ideal o estable.

Otro caso de retroalimentación en la naturaleza es la ecolocalización usada por los murciélagos. El murciélago emite sonidos de alta frecuencia[3] a periodos variables, y estos sonidos son reflejados por cualquier objeto o presa en forma de eco. De esta manera, la señal regresa al murciélago y es procesada de manera inmediata, permitiéndole un reajuste del rumbo de vuelo. Este proceso es continuo y se considera como un proceso de retroalimentación de señales. Además, esta acción de retroalimentación permite que los murciélagos puedan controlar su desplazamiento y la localización de presas en ambientes de difícil visibilidad ordinaria.

Esta dinámica de monitorear y analizar una señal de forma continua para que un elemento ejerza o tome una acción sobre un proceso se denomina control retroalimentado, y su objetivo es estabilizar un sistema o proceso en el menor tiempo posible y con el mínimo de afectación. Por ejemplo, el 11 de marzo de 2011 ocurrió un gran terremoto y tsunami en Japón, lo que provocó fallos en el suministro eléctrico y de refrigeración de la central nuclear de Fukushima, derivando en la fusión del núcleo[4] y posteriores explosiones de los edificios de los reactores. Probablemente, de haber contado con un sistema de control retroalimentado de monitoreo para los sistemas del reactor nuclear, el impacto negativo hacia el medioambiente y hacia la población pudo haberse evitado.

Partiendo de este criterio, la mayoría de los procesos o sistemas industriales que implementan un esquema de control son de tipo retroalimentado y su operación se basa en este mismo principio de monitorear el comportamiento de alguna variable de interés. Con el fin de detectar desviaciones, para que el controlador busque alguna acción correctora que estabilice al proceso en un punto deseado.

Por otra parte, el control retroalimentado es ampliamente implementado en los vehículos no tripulados donde se busca tener una trayectoria y desplazamiento definidos y estables. Un ejemplo de estos vehículos son los drones, dispositivos usados para tareas de monitoreo, reconocimiento o mapeo, vigilancia, combate militar, agricultura y otras actividades. Estos equipos tienen acoplados diversos sensores que miden la aceleración, giroscopios encargados de mantener el rumbo u orientación, magnetómetros que miden fuerzas generadas por los campos magnéticos próximos, sensores de presión, sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés), entre otros.

Todos estos sensores retroalimentan continuamente, y en tiempo real, es decir, mandan información del vuelo del dron a un sistema de control automático, lo cual le permite tomar acción sobre las variables operativas del dron (velocidad de motores, giro y/o inclinación), y en caso de presentarse alguna alteración en su dirección, altura y desplazamiento, estos se puedan corregir.

En la actualidad, uno de los usos más comunes de los drones es la agricultura de precisión para la aplicación de insumos; en esta práctica existe una mínima intervención humana. Generalmente, se establece la zona de trabajo, se carga la información de la ruta y dosis a aplicar, se pone en marcha el despegue y el seguimiento de la trayectoria programada con ayuda del GPS y el piloto automático. El sistema de control activa las boquillas cuando llega a la zona de cultivo y regula la cantidad del insumo aplicado según la velocidad, altura y condiciones de viento. En caso de presentarse una ráfaga de viento adversa que pueda alterar el rumbo de la trayectoria, el dron tiene capacidad de ajustar su posición y activa o desactiva la aspersión únicamente en las zonas deseadas, evitando así el desperdicio del material.

La Figura 1 (ver pdf) muestra la trayectoria prevista para la aplicación del insumo. Si se desea que el dron siga una trayectoria establecida, el sistema opera de manera normal; de no existir alguna interferencia o perturbación, los sensores del dron envían una señal de la posición en la que se encuentra en tiempo real y la comparan con la referencia; esta diferencia (de presentarse) es corregida por el control automático, garantizando la trayectoria fijada.

Como podemos observar, la retroalimentación en los sistemas de control es vital, ya que el continuo monitoreo de las variables de control y, ante una posible desviación, los sistemas de control automáticos podrán tomar una adecuada decisión sobre las variables de operación con el fin de estabilizar cualquier proceso industrial o dispositivo que se desee controlar.

[1] Número de latidos del corazón por unidad de tiempo.

[2] proceso fisiológico para regular la temperatura corporal, donde las glándulas sudoríparas liberan sudor

[3] Característica de las ondas (sonoras o electromagnéticas) que ocurren con un número elevado de ciclos por segundo.

[4] Sobrecalentamiento del material radiactivo hasta el punto de fundirse.