UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO UBICACIÓN DIVISIÓN DE DOCENCIA DIRECCIÓN DE PLANEACIÓN Y DESARROLLO EDUCATIVO PROGRAMA DE ESTUDIO LICENCIATURA EN: SISTEMAS COMPUTACIONALES (Nombre completo) NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Control de Sistemas Mecatrónicos CLAVE SEMESTRE CARGA HORARIA SEMANAL CARGA HORARIA SEMESTRAL 16 semanas CRÉDITOS* ANTECEDENTE SERIACIÓN CONSECUENTE Teoría Práctica Total Teoría Práctica Total Robótica y Tópicos Selectos Interfases. de Mecatrónica *Nota: Consultar el punto que se refiere a clínicas y prácticas en áreas artísticas y de capacitación para el trabajo, ya que el cálculo es diferente. ELABORADO POR: Dr. Luis Enrique Ramos Velasco Ing. José Alberto Cruz Tolentino FECHA DE ELABORACIÓN: 13/02/09

2 RELACIÓN CON ASIGNATURAS DE SEMESTRES ANTERIORES RELACIÓN CON ASIGNATURAS DE SEMESTRES POSTERIORES RELACIÓN CON ASIGNATURAS DEL MISMO SEMESTRE Mecánica y óptica, Electrónica básica, Electrónica digital, Microprocesadores, Métodos numéricos, Lenguajes y autómatas, Interfases. Robótica, Tópicos selectos de mecatrónica. Ninguno. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Al finalizar el curso el alumno será capaz de controlar sistemas mecatrónicos mediante el diseño e implementación de algoritmos de control. Además de programar y emplear Controladores Lógicos Programables (PLC s) para automatización de procesos. EN QUÉ CONTRIBUYE AL ÁREA CURRICULAR A LA QUE CORRESPONDE El estudio de Control de Sistemas Mecatrónicos, contribuye fundamentalmente a comprender y aprender las formas y métodos más empleados, sobre control y automatizan en la industria en este tipo de sistemas. QUÉ LE REPORTA AL ESTUDIANTE EN TÉRMINOS DE APRENDIZAJE Los conocimientos proporcionados en esta materia le permiten al alumno diseñar e implementar algoritmos de control. EN QUÉ CONTRIBUYE A LA PRÁCTICA PROFESIONAL Le brinda habilidades de análisis y diseño de sistemas de control, tanto de forma teórica como práctica.

3 ORIENTACIÓN PEDAGÓGICA PROBLEMAS FUNDAMENTALES A QUE RESPONDE LA ASIGNATURA Interpretación teórico y práctica de los principios básicos de control en sistemas mecatrónicos. IDEAS ERRÓNEAS MÁS FRECUENTES QUE TIENE EL ALUMNO AL APROIMARSE A LA ASIGNATURA - Composición de arreglos con elementos eléctricos y mecánicos. - Forma correcta de interactuar con las diferentes áreas que conforman la mecatrónica. - Aplicación oportuna de leyes y principios para la resolución de modelado. - El alcance del control de la mecatrónica. CONCEPTOS Y PROCEDIMIENTOS ANTECEDENTES QUE DEBE POSEER EL ESTUDIANTE PARA LOGRAR EL APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO - Conceptos previos de mecánica, electrónica, informática. - Programación estructurada. - Acondicionamiento de señales. - Leyes básicas de la física. - Conceptos básicos de sistemas continuos y discretos.

4 MACROESTRUCTURA UNIDADES DEL PROGRAMA Y OBJETIVOS. NÚMERO Y TITULO DE LAS UNIDADES QUE CONTIENE EL PROGRAMA HORAS ESTIMADAS % DE AVANCE OBJETIVOS 1.- Sistemas Mecatrónicos % El alumno conocerá y será capaz de clasificar un sistema mecatrónico, empleados en las industrias y con los que esta en contacto dentro de su entorno. Conocerá las áreas básicas que conforman la mecatrónica, la importancia y funcionalidad de cada una de ellas. Además conocerá la importancia y el funcionamiento de los diferentes tipos de sensores y actuadores empleados para el control de un sistema mecatrónico. 2.- Modelado de Sistemas Físicos % El alumno será capaz de obtener en un modelo matemático, de sistemas físicos para conocer su comportamiento, tales como: sistemas dinámicos, como sistemas mecánicos, sistemas eléctricos, sistemas neumáticos, sistemas hidráulicos y sistemas térmicos. Para posteriormente emplearlo en el diseño y análisis de un sistema de control. 3.- Algoritmos de Control para Sistemas Mecatrónicos % El alumno aprenderá a diseñar e implementar algoritmos de control, tanto en un entorno virtual como de forma física. Los algoritmos empleados serán sobre los controladores más utilizaos en la industria. 4.- Controladores Lógicos Programables (PLC s) % El alumno será capaz de programar y utilizar PLC s, para sistemas de procesos. La programación estará basada en programación escalera y programación en lógica and y or, aprenderá a utilizar los contadores y temporizadores sobre el PLC s. Y al finalizar la unidad el alumno desarrollará un proyecto final, donde empleará los conocimientos anteriormente vistos.

5 MICROESTRUCTURA TITULO DE CADA UNIDAD TEMAS, SUBTEMAS Y TÓPICOS 1.- Sistemas Mecatrónicos Introducción Áreas básicas de la mecatrónica Áreas que conforman la mecatrónica La importancia y el aporte de cada área sobre un sistema mecatrónico Clasificación de los sistemas mecatrónicos Sensores y Actuadores Sensores Principio y funcionamiento Clasificación de acuerdo a la variable a medir Criterios de selección de un sensor Actuadores Principio y funcionamiento Clasificación por principio de operación Criterios de selección de un actuador. 2.- Modelado de Sistemas Físicos Introducción Modelado de Sistemas Mecánicos Sistema masa resorte amortiguador Modelado de Sistemas Eléctricos Sistema resistivo inductivo capacitivo Modelado de un motor de cd Modelado de Sistemas de Fluidos Modelado de Sistemas Neumáticos Modelado de Sistemas Hidráulicos Modelado de Sistemas Térmicos.

6 TITULO DE CADA UNIDAD 3.- Algoritmos de Control para Sistemas Mecatrónicos. TEMAS, SUBTEMAS Y TÓPICOS Introducción Control Proporcional Integral - Derivativo Principio y funcionamiento Diferentes esquemas de PID Reglas de Sintonización del Control PID Reglas Ziegler-Nichols Primer método Segundo método Método computacional para optimizar los valores de los parámetros del PID Algoritmo del Control PID discreto Implementación del Control PID. 4.- Controladores Lógicos Programables (PLC s) Introducción Programación escalera Programación en lógica and y or Mando de salida con y sin memorización Uso de Contadores y temporizadores en PLC s Automatización de procesos con PLC s Proyecto final

7 TITULO DE LA UNIDAD 1.- Sistemas Mecatrónicos. ESCENARIOS, RECURSOS, ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE. AULA VIRTUAL REAL ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE RECURSOS Expositiva, demostrativa, inductiva. Trabajo en equipo. Equipo de proyección, Exposición en clase y Computadora digital Trabajos extraclase y de investigación Simuladores, Herramientas computacionales de cálculo. 2.- Modelado de sistemas Físicos. Expositiva, demostrativa, inductiva. Trabajo en equipo. Exposición en clase y Trabajos extraclase y de investigación Equipo de proyección, Computadora digital, Simuladores, Herramientas computacionales de cálculo. 3.- Algoritmos de control para Sistemas Mecatrónicos. Expositiva, demostrativa, inductiva. Trabajo en equipo. Realización de prácticas de laboratorio. Desarrollo de proyectos, Exposición en clase y Trabajos extraclase y de investigación Equipo de proyección, Computadora digital, Simuladores, Herramientas computacionales de cálculo. Equipo y materiales de laboratorio. 4.- Controladores Lógicos Programables. Expositiva, demostrativa, inductiva. Trabajo en equipo. Realización de prácticas de laboratorio. Desarrollo de proyectos, Exposición en clase y Trabajos extraclase y de investigación Equipo de proyección, Computadora digital, Simuladores, Herramientas computacionales de cálculo. Equipo y materiales de laboratorio,

8 FORMAS DE EVALUACIÓN Exámenes departamentales. Exámenes diagnósticos. Exámenes formativos. Exposiciones. Investigaciones. Prácticas de laboratorio. Proyecto Final.

9 PRACTICAS PROFESIONALES Con esta materia, el alumno adquiere la capacidad de entender el funcionamiento y de manipular de forma práctica el control más empleado en la industria como es el PID, así como programar y utilizar los PLC s, que son encontrados en la gran mayoría de las industrias en la automatización de procesos.

10 BIBLIOGRAFÍA Mecatrónica. W. Bolton 2da. Edición. Editorial Alfa-omega Ingeniería de Control Moderna. Katsuhiko Ogata. 4ta. Edición. Editorial Prentice Hall. Sistemas de Control Automático. Benjamin C. Kuo. 7ma. Edición. Editorial Prentice Hall. Ingeniería de Control: analógica y digital. Rina M. Navarro Viadana. 1er. Edición. Editorial McGraw Hill. PID Controllers: Theory, Design and Tunning. Karl J. Astrom and T. Hagglund. 2da. Edición. Editorial Internacional, U.S.A. The Mechatronics Handbook. Robert H. Bishop. Editorial Library of Congress Cataloging in Publication Data.