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La sociedad moderna depende en gran medida de la disponibilidad y buen funcionamiento de sistemas (coches, aviones, trenes, etc.) y procesos (redes de distribución de agua y energía, fábricas químicas,...) tecnológicos complejos. Debido al simultáneo aumento de demandas económicas, junto con restricciones ecológicas y de seguridad que deben cumplirse, en los últimos años ha surgido como objetivo prioritario la alta seguridad de estos sistemas y procesos.

Sin embargo, los fallos pueden aparecer, provocando pérdidas económicas, averías en operadores y máquinas, molestias a los usuarios, etc. Además, aunque la automatización que utiliza controladores de respuesta ha evitado el funcionamiento manual de sistemas y procesos, no los ha inmunizado contra los mal funcionamientos. En términos generales, un fallo es cualquier cambio en el comportamiento de un componente del proceso/sistema. Además, un circuito cerrado de control puede tanto amplificar como ocultar fallos, sin que puedan ser observados hasta que causen el fallo del sistema/proceso.

Una manera de incrementar la fiabilidad de un sistema/proceso está basada en incluir mecanismos de tolerancia a fallos, que permitan el funcionamiento de sistemas/procesos, incluso después de la aparición de la avería, tal vez de forma progresiva. Por este motivo, existe (especialmente en aplicaciones críticas) una necesidad e interés creciente en desarrollar sistemas de control que puedan hacer funcionar de manera aceptable sistemas/procesos defectuosos. Estos sistemas de control son conocidos como controladores tolerantes a fallos (FTC).

Una avería puede considerarse como una prueba discreta, que afecta el sistema cambiando alguna de sus propiedades particulares (ya sea la estructura, los parámetros o ambos). Entonces, a cambio, un FTC activo debería detectar y aislar el fallo y, si fuera posible, calcular su magnitud (diagnóstico de fallos), a través del módulo FDI, y adaptar el controlador a la situación de avería, de manera que el objetivo de control pueda cumplirse, incluso en el caso de fallo (rediseño de control). Un sistema FTC puede considerarse como un sistema híbrido si se tiene en cuenta la esencia discreta de los procesos de la avería y las acciones de rediseño del controlador, lo que hace que su análisis y diseño no resulten triviales. Hasta ahora, la esencia híbrida ha sido tradicionalmente rechazada, para facilitar un diseño simple, una implementación fiable y una prueba sistemática. Por lo tanto, el análisis y diseño de controladores tolerantes a fallos requieren el uso de técnicas que son desarrolladas para sistemas híbridos.

Otra forma de incrementar la fiabilidad del sistema es utilizando el mantenimiento predictivo. El objetivo del mantenimiento predictivo es predecir un programa del mantenimiento necesario, utilizando medidas susceptibles de cambios y fallos en el sistema. La idea es proporcionar una mayor disponibilidad de la planta y economía, estimar la vida útil residual de las instalaciones, calcular el desgaste acumulado (por ejemplo, por sistemas mecánicos / mecatrónicos) y detectar fallos incipientes (difíciles de detectar). Para lograr estos objetivos, se utilizarán el modelo basado en el diagnóstico de fallos, capaz de tratar con fallos incipientes y los métodos de análisis de fiabilidad.

Existen varias razones para utilizar sistemas híbridos y métodos en la investigación de nuevas metodologías para diagnóstico, control tolerante a fallos y mantenimiento predictivo: