¿Cómo funciona el control de crucero?

Utilizar el control de crucero es una herramienta muy sencilla que suele gestionarse a través de un mando del vehículo, permitiendo seleccionar la velocidad deseada, mientras el coche se encarga, él solito, de aplicar la potencia necesaria para mantener esa velocidad sin que debamos pisar ningún pedal. El funcionamiento interno parece también extremadamente simple: si la velocidad cae por debajo del valor deseado, el control de crucero aparentemente pisa el pedal del acelerador; si la velocidad es demasiado alta, hace uso del freno motor. Eso sí, al contrario que su hermano mayor, el control activo de velocidad, el control de crucero estándar no suele hacer uso de los frenos normales.

Los cuatro tipos de control de la velocidad más habituales

Su efectividad es realmente útil en los casos en que queramos ceñirnos estrictamente a un límite de velocidad concreto para disfrutar de una conducción relajada sin tocar el acelerador y relajando la tensión de los viajes largos. El control de crucero reduce el cansancio físico del conductor, aunque en los casos en que la relajación sea excesiva, el aburrimiento puede llevar a distracciones que deriven incluso en adormecimiento. Evitar el error humano es esencial cuando dispongamos de cualquiera de los siguientes sistemas de control de velocidad:

Limitador de velocidad: el conductor debe seguir presionando el pedal derecho del acelerador, por lo que no es un control de velocidad tradicional. Eso sí, el coche deja de ganar velocidad en el punto que hayas marcado, independientemente de cuánto pises el acelerador.

Control de velocidad de crucero: este sistema mantiene una velocidad constante sin necesidad de tocar el acelerador. En el momento en que accionemos el freno, embrague o acelerador, el sistema cancela los automatismos y volvemos a disponer del control del vehículo en su totalidad.

Control de velocidad de crucero adaptativo: es un sistema muy cómodo y seguro que basa la velocidad de nuestro coche en función de la distancia con los vehículos que nos preceden. El sistema frena automáticamente cuando la distancia disminuye, incluso pudiendo detener el coche si corremos el riesgo de colisionar.

Controles de velocidad de conducción semi-autónomaun sistema realmente novedoso que además de mantener una velocidad constante, nos mantiene en nuestro carril evitando cambios involuntarios. En algunos modelos el control de crucero semi-autónomo permite seguir al vehículo de delante y en otros incluso está preparado para realizar maniobras automáticas como adelantamientos.

¿Y acerca de su funcionamiento interno?

Sin embargo, hay algunas sutilezas a tener en cuenta. Un control de crucero que se limitara a pisar el acelerador a tope y soltarlo de golpe al alcanzar la velocidad deseada sería muy incómodo y probablemente inseguro. Estaríamos todo el rato experimentando acelerones bruscos, con las correspondientes sacudidas. Además, el cambio en el reparto del peso que se produce al acelerar o dejar de acelerar bruscamente podría hacernos perder el control del vehículo en las curvas, creando un grave problema de seguridad vial. La solución a todo esto es una tecnología que existe desde finales del siglo XIX: el regulador PID, que también aparece en otros dispositivos (termostatos y robótica son los ejemplos más conocidos).

El principio es muy sencillo. Cada cierto tiempo (varias veces por segundo), el coche compara la velocidad actual con la deseada, y decide qué potencia debe suministrar el motor. La novedad del regulador PID es que, además de utilizar la velocidad actual del vehículo, también utiliza el historia de velocidades. Es decir, la respuesta del control de crucero no sólo depende de la velocidad actual, sino también de la velocidad que el coche tenía momentos atrás.

Término proporcional (P)

La P de PID significa proporcional. Lo que hace este término es aplicar una potencia de salida proporcional a la diferencia entre la velocidad actual y la velocidad deseada. Es decir, si falta poco para llegar a la velocidad deseada, el motor aplica poca potencia. Si es grande, aplica mucha. Esta proporcionalidad evita en gran parte el problema que comentábamos antes, ya no hay acelerones bruscos para recuperar una pequeña pérdida de velocidad.

Pero la solución no es perfecta: con un control de crucero únicamente proporcional la velocidad iría oscilando alrededor de la deseada. Podemos entenderlo con el siguiente razonamiento, imaginando que el cálculo se realiza 10 veces por segundo. En un momento dado, la velocidad es muy similar a la deseada, pero un poco más baja: el coche calcula que debe seguir acelerando, aunque poco. El cálculo no se actualiza hasta una décima de segundo más tarde, y para entonces la velocidad ya ha superado la deseada.

En el siguiente cálculo, como la velocidad es mayor que la deseada, el coche deja de acelerar y decide frenar (usando el freno motor). De esta forma, habrá pequeñas oscilaciones en la velocidad. No serán las sacudidas de un acelerón, pero sin duda estas oscilaciones seguirán siendo molestas y potencialmente peligrosas. Para evitarlas, aparece el término D (de diferencial).

Término diferencial (D)

Lo que hace el término D, que significa diferencial, es evitar que la potencia de salida del control de crucero varíe de forma rápida. O, lo que es lo mismo, se opone a que la velocidad cambie de forma rápida (aunque los expertos lo explican de forma diferente). Cuando estamos cerca de la velocidad deseada, esta manía a evitar que cambie la velocidad que tiene el término D se encarga de evitar las oscilaciones que comentábamos.

No obstante, el término D tiene la desventaja de que, si estamos lejos de la velocidad deseada, se opone en gran medida a reducir el error en la velocidad (porque, recordad, no le gusta que la velocidad cambie). Hay una especie de lucha de poderes entre los términos P y D. Cuando el error (la diferencia entre las velocidades deseada y actual) es grande, el término P gana y consigue acelerar el coche. Pero a medida que nos acercamos, el término proporcional pierde fuerza: al final, el término D consigue estabilizar la velocidad, pero (a cambio de eliminar las oscilaciones) lo hace a una velocidad menor que la deseada.

Término integral (I)

Para solucionar este problema, el término integral viene al rescate. El término I no se preocupa mucho si la velocidad actual es muy diferente de la deseada. Sólo se preocupa cuando dicha diferencia se prolonga en el tiempo. De alguna forma, lo que hace es acumular el error a lo largo del tiempo. Como hemos dicho, los términos P y D por si solos estabilizarían la velocidad un poco por debajo del objetivo; con el tiempo, el término I se percata de este error acumulado y lo corrige aumentando la aceleración.

Finalmente, y gracias a la acción conjunta y coordinada de los tres términos, el control de crucero basado en el regulador PID consigue que la velocidad sea prácticamente igual a la deseada de forma estable, sin oscilaciones. Fijaos que cuando esto pase, los términos P y D desaparecen: el término P será cero por que ya vamos a la velocidad deseada, y como la velocidad no cambia el término D también se anula. Por lo tanto, el responsable de mantener la potencia necesaria para que el vehículo vaya a la velocidad deseada es el término integral (I).

En resumidas cuentas, el término P (proporcional) se encarga de acercar la velocidad actual a la deseada cuando la diferencia es grande. El término D se encarga de estabilizar la velocidad cuando se aproxima al objetivo; y el término I se encarga de mantener la potencia justa para que la velocidad sea la que queremos. Un trabajo en equipo de los tres términos para que vayamos cómodos y seguros a la velocidad que hemos elegido. Ya sabemos cómo funciona, y el saber es poder: ahora sólo nos queda dar un buen uso al control de crucero.

Artículo original escrito por Jaume, en junio de 2013.

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