CURSO ACADÉMICO 2008/2009

Transcripción

1 DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA CURSO ACADÉMICO 2008/2009 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática Control Automático Titulación: INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998) Nombre: Control Automático Código: Año del plan de estudio: 1998 Tipo: Troncal Créditos totales (LRU): 7,50 Créditos LRU teóricos: 6,75 Créditos LRU prácticos: 0,75 Créditos totales (ECTS): 6,00 Créditos ECTS teóricos: 5,40 Créditos ECTS prácticos: 0,60 Horas de trabajo del alumno por crédito ECTS: 25,00 Curso: 3 Cuatrimestre: 1º Ciclo: 2 DATOS BÁSICOS DE LOS PROFESORES Nombre Departamento Despacho TEODORO RAFAEL ALAMO CANTARERO Ingeniería de Sistemas y Automática L1-P2-E13 talamo@us.es FRANCISCO SALAS GOMEZ Ingeniería de Sistemas y Automática E2-SE-02 salas@us.es DANIEL LIMON MARRUEDO Ingeniería de Sistemas y Automática E2-SE-01 danilimon@us.es CARLOS VIVAS VENEGAS Ingeniería de Sistemas y Automática L1-P2-E2 vivas@us.es DAVID MUÑOZ DE LA PEÑA SEQUEDO Ingeniería de Sistemas y Automática L1-P1-E2 dmunoz@us.es AMPARO NUÑEZ REYES Ingeniería de Sistemas y Automática anreyes@us.es MANUEL RUIZ ARAHAL Ingeniería de Sistemas y Automática L1-P2-E9 arahal@us.es FEDERICO CUESTA ROJO Ingeniería de Sistemas y Automática L1-P2-E6 fcuesta@us.es DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA 1. Descriptores: Principios y técnicas de control de sistemas y procesos. Diseño e implantación de sistemas de control. Tecnología de los elementos del bucle de control. Automatismos. 2. Situación: 2.1. Conocimientos y destrezas previos: Conocimientos básicos en los fundamentos de la ingeniería: -Matemáticas (Algebra, Cálculo y Ecuaciones Diferenciales) -Física -Química Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 1 de 7

2 -Termodinámica -Electricidad Teoría de Sistemas dinámicos Conocimientos básicos de informática y manejo de computadoras. Conocimientos básicos en manejo de equipos de laboratorio (Seguimiento de normas de conexionado, utilización de osciloscopio, etc.) 2.2. Contexto dentro de la titulación: La asignatura se encuentra en el tercer curso de la titulación (primer año del segundo ciclo del plan de estudios) en el cual cada alumno debe haber elegido un itinerario curricular. Sin embargo, la asignatura es de caracter troncal y por lo tanto común a todas las intensificaciones. Esta asignatura se basa de forma predominante en la asignatura del segundo curso Teoría de Sistemas y se complementa con la asignatura optativa de tercer curso Control y simulación de sistemas 2.3. Recomendaciones: Dado que Control Automático se sitúa en el primer curso del segundo ciclo, es muy importante que los alumnos repasen las materias necesarias para adquirir los conocimientos previos anteriormente citados con especial énfasis en la Teoría de Sistemas. Así, el alumno además de conocer los conceptos en ésta explicados, debe adquirir destreza en el manejo de los mismos y en su representación matemática. Además debe realizar con soltura el trazado de Diagramas de Bode y Nyquist. Otro aspecto que el alumno debe tener en cuenta a la hora de cursar esta asignatura es su carácter cuatrimestral, a pesar de la gran carga lectiva que tiene. Esto requiere del alumno un alto nivel de trabajo y estudio semanal para poder adquirir los nuevos conocimientos al ritmo en que se desarrolla la materia Adaptaciones para estudiantes con necesidades especiales: Esta asignatura tiene un grupo de docencia en Inglés. La asignatura no entraña una especial dificultad en este aspecto. Sin embargo, los profesores realizarán un trato personalizado para subsanar los posibles problemas que pudiesen surgir. 3. Competencias: 3.1. Competencias transversales/genéricas: 1: Se entrena débilmente. 2: Se entrena de forma moderada. 3: Se entrena de forma intensa. 4: Entrenamiento definitivo de la competencia (no se volverá a entrenar después). Competencias Valoración Referencia Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales básicos Solidez en los conocimientos básicos de la profesión Comunicación oral en la lengua nativa Comunicación escrita en la lengua nativa Conocimiento de una segunda lengua Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 2 de 7

3 Habilidades elementales en informática Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes Resolución de problemas Toma de decisiones Capacidad de crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades para trabajar en grupo Capacidad para aplicar la teoría a la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de adaptación a nuevas situaciones Capacidad de generar nuevas ideas Habilidad para trabajar de forma autónoma Inquietud por la calidad 3.2. Competencias específicas: Conocer el problema del control Conocer las especificaciones y requerimientos en un sistema de control Plantear el problema de control en sistemas reales Analizar el lazo control por realimentación Conocer las acciones básicas de control por realimentación Conocer métodos análisis y síntesis de controladores en sistemas realimentados Conocer las herramientas informáticas para la simulación, el análisis y la síntesis de controladores Proponer reglas de mejora de los resultados, ya sea en forma de ajustes o bien valorando si es necesario un rediseño o un replanteamiento del problema. Conocer la instrumentación necesaria para la implemtación de sistemas de control Comprender y realizar planos técnicos de conexión e instrumentación en el control de procesos. (Diagramas P&I) Conocer la representación de sistemas de eventos discretos y autómatas. Conocer los equipos informáticos para la implementación de sistemas de control discretos 4. Objetivos: Conocer el problema del control Conocer las especificaciones y requerimientos en un sistema de control Conocer y valorar el control por realimentación frente al control en bucle abierto. Plantear el problema de control en sistemas reales Analizar el lazo control por realimentación Valoración de un lazo de control: efecto de las incertidumbres, perturbaciones y otros efectos. Conocer las acciones básicas de control por realimentación Conocer métodos frecuenciales de análisis y síntesis de controladores de sistemas realimentados Conocer métodos temporales de análisis y síntesis de controladores de sistemas realimentados mediante el lugar de las raíces. Conocer las herramientas informáticas para la simulación, el análisis y la síntesis de controladores Proponer reglas de mejora de los resultados, ya sea en forma de ajustes o bien valorarando si es necesario un rediseño o un replanteamiento del problema. Conocer la instrumentación necesaria para la implementación de sistemas de control, sus características y distintas tecnologías para medir y actuar. Comprender y realizar planos técnicos de conexión e instrumentación en el control de procesos. (Diagramas P&I) Conocer la representación de sistemas de eventos discretos. Conocer los sistemas de control discretos y automatismos. Conocer técnicas para obtener la representación de sistemas discretos Conocer los equipos informáticos para la implementación de sistemas de control discretos Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 3 de 7

4 Conocer la implementación de sistemas de control discretos en autómatas programables. Además se potencia el autoaprendizaje y el trabajo en grupo gracias a los trabajos obligatorios de la asignatura. 5. Metodología: La enseñanza de la asignatura combinará la clase teorico-práctica, en la que se mostrarán los aspectos teóricos de la misma, con las clases de caracter práctico en las que el alumno participa en su aprendizaje. Asi mismo se realizarán trabajos individules y/o en grupos que fomentan el autoaprendizaje y el trabajo en grupo 5.a Número de horas de trabajo del alumno PRIMER SEMESTRE. Actividades y horas: Teorí-a (Horas presenciales + Horas no presenciales = Total de horas): 67, ,75 = 128,25 Prácticas (Horas presenciales + Horas no presenciales = Total de horas): 7,50 + 3,75 = 11,25 Exámenes (Total de horas): 10,00 6. Técnicas Docentes: Sesiones académicas teóricas: [X] Exposición y debate: [ ] Tutorías especializadas: [X] Sesiones académicas prácticas:[x] Visitas y excursiones: [ ] Controles de lecturas obligatorias: [ ] 7. Bloques Temáticos: Bloque temático 1: Análisis y diseño de Sistemas de Control Bloque temático 2: Instrumentación para el control Bloque temático 3: Automatismos. 8. Bibliografía 8.1. General: A continuación se lista la bibliografía general de la asignatura - Balcells, Josep.Autómatas programables /Josep Balcells, José Luis Romeral. (1997.) ISBN Porras Criado, Alejandro.Autómatas programables :fundamento, manejo, instalación y prácticas /Alejandro Porras Criado, Antonio Plácido Montanero Molina.1a ed. esp., [reimp.] ([2003]) ISBN Michel, Gilles.Autómatas programables industriales :arquitectura y aplicaciones /Gilles Michel. (1990.) ISBN Franklin, Gene F.Control de sistemas dinámicos con retroalimentación /Gene F. Franklin, J. David Powell, Abbas Emami-Naeini. (1991.) ISBN Ollero de Castro, Pedro.Control e instrumentación de procesos químicos /Pedro Ollero de Castro, Eduardo Fernández Camacho. (1997.) ISBN Fraden, Jacob.Handbook of modern sensors :physics, designs, and applications /Jacob Fraden.2nd ed. (1996.) ISBN Ogata, Katsuhiko.Ingeniería de control moderna /Katsuhiko Ogata.4ç ed., reimp. (2006.) ISBN Creus Solé, Antonio.Instrumentación industrial /Antonio Creus Solé.7a ed. (2005.) ISBN Silva, Manuel.Las redes de Petri :en la automática y la informática /Manuel Silva. (1985.) ISBN Brams, G. W.Las redes de Petri :teoría y práctica /G. W. Brams ; versión castellana de Ma Pilar Nivela Alos. (1986.) ISBN Astrèom, Karl Johan,Sistemas controlados por computador /Karl J. Astrom, Bjorn Wittenmark. (1988.) ISBN Kuo, Benjamín C.Sistemas de control automático /Benjamin C. Kuo ; traducción, Guillermo Aranda Pérez ; revisor técnico, Francisco Rodríguez Ramírez.7a ed. (1996.) ISBN Dorf, Richard C.Sistemas modernos de control /Richard C. Dorf ; versión en español de Victor Hugo del Valle Muñoz.2a ed. en español. (1989.) ISBN Técnicas de evaluación: Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 4 de 7

5 La evaluación de la asignatura se llevará a cabo en base a la valoración de: 1. Examen escrito que constará de una parte teórica y otra parte práctica. 2. Uno o varios trabajos de curso evaluables y de carácter obligatorio que deberá realizar el alumno (sólo o en grupo) 3. Prácticas de laboratorio. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN: La asignatura se aprueba superando el examen y los trabajos de curso y su calificación será la media ponderada de la nota de éstos y de las prácticas de laboratorio Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 5 de 7

6 10. Organización docente semanal (Número de horas que a ese tipo de sesión va a dedicar el estudiante cada semana) H: Horas presenciales HORAS SEMANALES Teorí-a Prácticas Exámenes Temario Primer Semestre H Total H Total Total - 1ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 1 2ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 2 3ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 3 4ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 4 5ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 4 6ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 5 7ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 5 8ªSemana 4,50 8,55 3,50 5,25 0,00 Tema 6 9ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 7 10ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 8 11ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 9 12ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 10 13ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 11 14ªSemana 4,50 8,55 0,00 0,00 0,00 Tema 12 15ªSemana 4,50 8,55 4,00 6,00 0,00 Tema 13 16ªSemana 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00-17ªSemana 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00 - Nº total de horas 67,50 128,25 7,50 11,25 10, Temario desarrollado Bloque temático 1: Diseño de Sistemas de Control Tema 1. Introducción a los sistemas de control. Objetivos del control. Ejemplos de sistemas de control. Bucle abierto y bucle cerrado. Realimentación. Breve historia del control automático. Aplicaciones del control automático. Tema 2. Control de sistemas monovariables. Descripción de sistemas dinámicos. Modelado e identificación de sistemas. Linealización de sistemas. Esquema de control por realimentación. Acciones básicas de control. Tema 3. Análisisde sistemas realimentados. Representación del sistema controlado. Análisis de estabilidad. Respuesta en régimen permanente. Análisis de la respuesta transitoria. Tema 4. Diseño de controladores usando el lugar de las raíces. El método del lugar de las raíces. Criterio del módulo y del argumento. Sintonización de un controlador P. Hipótesis de diseño utilizadas. Regiones admisibles en función de las especificaciones temporales. Sintonización de controladores usando el lugar de las raíces. Lugar de las raíces generalizado. Tema 5. Diseño de controladores en el dominio de la frecuencia. Análisis de la respuesta temporal en el dominio de la frecucencia. Especificaciones frecuenciales. Sintonización de controladores usando técnicas frecuenciales. Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 6 de 7

7 Tema 6. Implementación del lazo de control. Puesta en marcha de un sistema de control. Efecto de la saturación en el lazo de control. Diferentes formulaciones de un controlador PID. Otros esquemas de control. Bloque temático 2: Instrumentación para el control Tema 7. Instrumentación para el control Introducción. Conceptos básicos. Características de los dispositivos de medida. Diagramas de proceso. Transmisión de señales. Tema 8. Medida de variables Medidas de temperatura. Medidas de presión. Medidas de caudal. Medidas de nivel en depósitos. Medidas de otras variables. Sensores en automatización. Tema 9. Actuadores Elementos de control. Motores. Válvulas. Otros actuadores Bloque temático 3: Automatismos. Tema 10. Automatismos lógicos Descripción. Sistemas lógicos combinacionales y secuenciales. Autómatas. Sistemas síncronos y asíncronos. Grafos de transición de estados. Tema 11. Redes de Petri Descripción de autómatas mediante Redes de Petri. Definición de Redes de Petri. Realización de Redes de Petri. Tema 12. Autómatas programables Características generales. Concepto y estructura. Entradas y Salidas. Procesador. Ciclo de ejecución. Consola de programación. Tema 13: Programación de autómatas Lenguajes de programación. Programación a partir de una red de Petri. 12. Mecanismo de control y seguimiento La evaluación y seguimiento de la asignatura se llevará a cabo en base a la valoración de: 1.- El nivel de compresión de los conceptos en las clases teóricas 2.- Destreza en la realización de los trabajos prácticos turorados 3.- Evaluación de los trabajos de curso 4.- Examen escrito que constará de una parte teórica y otra parte práctica. La asignatura se aprueba superando el examen y los trabajos de curso y su calificación será la media ponderada entre éstos 13. Horarios de clases y fechas de exámenes Los horarios y fechas de exámenes serán los acordados por la Junta de Facultad o Escuela y publicados por la misma Control Automático (INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) (1998)) 7 de 7