El diseño del controlador es decidir la estructura y los parámetros de un controlador con el objetivo de cambiar la dinámica (comportamiento) del sistema de control (todo el sistema) de la manera deseada.
Un controlador es un dispositivo que obtiene mediciones del sistema controlado mediante sensores y tiene la autoridad para dar comandos a los actuadores que pueden dirigir el sistema. Un ejemplo simple es el termostato de ambiente, con mediciones provenientes de un sensor de temperatura, y los comandos que van al radiador.
El controlador decide cómo operar los actuadores en función de las mediciones provenientes de los sensores y las trayectorias (referencias) deseadas para que el sistema las siga. Mediante el diseño de su estructura y parámetros, se puede cambiar la dinámica general del sistema de control. Usando la teoría de control, los efectos de la estructura y los parámetros del controlador en la dinámica del sistema de control pueden expresarse matemáticamente, y la estructura y los parámetros que son más adecuados para obtener la dinámica deseada se pueden encontrar. El procedimiento para la búsqueda de este controlador más adecuado se llama diseño del controlador.
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