NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Control CREDITOS: APORTACIÓN AL PERFIL

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1 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Control CREDITOS: APORTACIÓN AL PERFIL Proporcionar los elementos para realizar el control lineal de sistemas dinámicos, además de desarrollar la habilidad en el uso de herramientas de vanguardia aplicables a la simulación, análisis y diseño de controladores para sistemas dinámicos COMPETENCIAS PREVIAS Formulación y solución de ecuaciones diferenciales modelados desde sistemas físicos. Aplicación de la Transformada de Laplace Análisis de sistemas lineales e invariantes en el tiempo en el plano complejo y en la frecuencia OBJETIVO DE APRENDIZAJE Adquirirá los conocimientos necesarios para evaluar, analizar, comprender, construir, sintonizar controlar y mantener sistemas dinámicos invariantes en el tiempo para diferentes procesos industriales. 1

2 TEMARIO I. Introducción a la teoría de control 1.1 Reseña del desarrollo de los sistemas de control 1.2 Definiciones Elementos que conforman los sistemas de control retroalimentado Lazo abierto Lazo cerrado Ejemplos de sistemas de control 1.3 Control Clásico vs. Control moderno II. III. IV. Análisis de sistemas realimentados en el tiempo 2.1 Tipos de señales de entrada de un sistema de control: entrada escalón, entrada rampa, entrada aceleración y función impulso 2.2 Sistemas de 1er orden, 2do orden y orden superior 2.3 Concepto de polos y ceros y su efecto en la respuesta del sistema 2.4 Análisis de la respuesta de un sistema Respuesta transitoria Respuesta en estado estable 2.5 Tipos de sistemas y error de estado estacionario y dinámico Tipos de sistemas Análisis del error Coeficientes estáticos de error Error de estado estacionario Coeficientes de error dinámico Criterios de error Introducción a la optimización de sistemas 2.6 Criterio de Estabilidad de Routh-Hurwitz 2.7 Técnicas del lugar de raíces 2.8 Reubicación de polos y ceros Análisis y diseño de controladores en el tiempo 3.1 Definición y características de un controlador 3.2 Tipos de controladores: P, PI, PD y PID 3.3 Controladores clásicos por retroalimentación Reglas de Ziegler-Nichols Aplicación de las reglas de Ziegler-Nichols Selección y sintonización del controlador 3.4 Método del lugar geométrico de las raíces 3.5 Aplicaciones en la solución de problemas reales Análisis y diseño de compensadores en la frecuencia 4.1 Graficas de Bode 4.2 Criterio de Estabilidad por Bode (Margen de ganancia y fase) 2

3 4.3 Compensación con Bode Compensación en adelanto Compensación en atraso Compensación en adelanto-atraso 4.4 Aplicaciones en la solución de problemas reales V. Introducción al diseño de controladores en espacio de estado 5.1 Introducción 5.2 Estabilidad en el espacio de estado: Punto de equilibrio o punto crítico 5.3 Retroalimentación del vector de estado y asignación de valores propios, ejemplos 3

4 DEFINICIÓN DE LAS COMPETENCIAS ESPECÍFICAS Obtener función de transferencia de sistemas físicos reales Caracterizar y parametrizar la respuesta transitoria y de estado estable de sistemas realimentados de 1 º, 2º y orden superior, mapear esa respuesta en el plano complejo de la variable S Obtención de los parámetros de los controladores PID en base a especificaciones deseables de la respuesta temporal Obtención de los parámetros de los compensadores atraso-adelanto mediante técnicas de Bode en base a especificaciones deseables de la respuesta temporal Análisis y diseño de sistemas de control MIMO utilizando variables de estado 4

5 SUGERENCIAS DIDÁCTICAS TRANSVERSALES PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS PROFESIONALES Realizar investigación bibliográfica con cada uno de los temas Exposición de temas por parte del alumno Visitas industriales Realizar simulaciones con software de aplicación: Matlab, Mathematica, Simnon, etc Planteamiento de problemas y solución de ejercicios Prácticas de laboratorio Tareas Proyecto final 5

6 PRACTICAS Diseño y simulación por software de controladores y compensadores aplicados en sistemas de control realimentado utilizando software a nivel sistema como Matlab, y software a nivel implementación como CircuitMaker que incluyan los temas de estabilidad, lugar de las raíces, Bode y variables de estado. Modelación, construcción, caracterización y sintonización física de un sistema de control realimentado que sea factible de implementar con los medios disponibles. 6

7 CRITERIOS DE EVALUACIÓN Considerar ejercicios y problemas en clase Considerar exposición de temas por parte de los alumnos con apoyo y asesoría del profesor Evaluar el contenido teórico de cada unidad Evaluar trabajos de investigación Examen por unidad Evaluar las prácticas por unidad, considerando los temas que ésta contiene Evaluar las aplicaciones del contenido de la materia Considerar el proyecto final 7

8 FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Kuo, Benjamín C., Sistemas de control automático, 7ª edición, Ed. Prentice Hall, (1996) 2. Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 3ª edición, Ed. Prentice Hall, (1992) 3. William L. Brogan, Modern control theory, 3 th edition, Ed. Prentice Hall, (1991) 4. Distefano, Stubberud y Williams, Retroalimentación y sistemas de control, 2ª edición, Ed. Mc Graw Hill, (1992) 5. Dorf, Richard C., Sistemas modernos de control, 2ª edición, Ed. Addison Wesley, (1989) 6. Roca Cusidó, Alfred, Control de procesos, Ed. Alfaomega,(1999) 7. Umez_Eronini E., Dinámica de sistemas y control, Ed. International Thomson Editors, (2001) 8

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