Sistema cerrado (teoría de control)

Los términos sistema cerrado y sistema abierto se definieron hace mucho tiempo en la termodinámica , un campo ampliamente establecido (y mucho antes de la invención de cualquier tipo de amplificador ), en términos que no guardan relación con los conceptos de retroalimentación y anticipación . Los términos "anticipación" y "retroalimentación" surgieron en la década de 1920 en la teoría del diseño de amplificadores, más recientemente que los términos termodinámicos. La retroalimentación negativa fue patentada por H.S. Black en 1934. En termodinámica, un sistema abierto es aquel que puede absorber y liberar materia ponderable . En termodinámica, un sistema cerrado es aquel que no puede absorber ni liberar materia ponderable, pero sí puede absorber o liberar radiación, calor, trabajo o cualquier forma de energía. En termodinámica, un sistema cerrado puede restringirse aún más al estar "aislado": un sistema aislado no puede absorber ni liberar materia ponderable ni ninguna forma de energía. No tiene sentido intentar utilizar estos términos bien establecidos para distinguir la presencia o ausencia de retroalimentación en un sistema de control .

La teoría de los sistemas de control contempla sistemas con vías de alimentación directa y de retroalimentación. Los términos «alimentación directa» y «retroalimentación» se refieren a elementos o vías dentro de un sistema, no al sistema en su conjunto. La entrada al sistema proviene del exterior, como energía de la fuente de señal a través de una vía posiblemente con fugas o ruido. Parte de la salida de un sistema puede combinarse, mediante una vía de retroalimentación, de alguna forma, como suma o resta, con una señal derivada de la entrada del sistema, para formar una «señal de retorno» que se introduce en una parte del sistema para crear un bucle de retroalimentación . (No es correcto afirmar que parte de la salida de un sistema puede utilizarse como entrada al mismo).

Dentro del sistema pueden existir trayectorias de prealimentación en paralelo con uno o más bucles de retroalimentación, de modo que la salida del sistema sea una combinación de las salidas de los bucles de retroalimentación y de las trayectorias de prealimentación paralelas. La prealimentación y la retroalimentación suelen coexistir en un mismo sistema. Solo se puede hablar de un sistema de control si contiene al menos una trayectoria de prealimentación; la presencia o ausencia de retroalimentación es contingente.

Un bucle de retroalimentación requiere tanto un elemento de prealimentación como un elemento de retroalimentación. Por ejemplo, el elemento de prealimentación (como un transistor) en un amplificador tiene acceso a una reserva de potencia controlada y proporciona ganancia de potencia al bucle, por lo que se denomina elemento activo . El elemento de retroalimentación suele ser pasivo (por ejemplo, una resistencia), aunque no siempre. Solo tiene sentido hablar de un bucle de retroalimentación cuando se refiere a un bucle con un elemento de prealimentación activo bien definido. Sin este elemento, el bucle carece de una circulación de señal definida (en sentido horario o antihorario ) que permita distinguir sus elementos de prealimentación y retroalimentación. Sin esta circulación de señal definida, se trata simplemente de una malla en una red, y no tiene sentido hablar de un bucle de retroalimentación.

Un bucle de retroalimentación puede contener otros bucles de retroalimentación en su interior, o puede proporcionar una vía de acceso dentro de otro bucle de retroalimentación, siempre que se definan su "entrada" y su "salida".

Un artículo de 1993, *Teoría general de sistemas *, del Dr. David S. Walonick, afirma en parte: «Un sistema cerrado es aquel en el que las interacciones ocurren solo entre los componentes del sistema y no con el entorno. Un sistema abierto es aquel que recibe información del entorno y/o emite información al entorno. La característica básica de un sistema abierto es la interacción dinámica de sus componentes, mientras que la base de un modelo cibernético es el ciclo de retroalimentación. Los sistemas abiertos pueden tender hacia niveles más altos de organización ( entropía negativa ), mientras que los sistemas cerrados solo pueden mantener o disminuir su organización». ^{[ 1 ]}

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