Aulas I planta baja, ala norte, lado izquierdo. extensión 5698.

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1 Datos de la materia Nombre de la materia: Clave de la materia: Liga al programa de la asignatura: Competencias a desarrollar: Ingeniería de Control MR nsultamaterias.aspx?form=consultar_materias_analiticoesp&cla vemateria=mr2004 El alumno será capaz de: estructurar lógicamente las soluciones a problemas (pensar algorítmicamente). utilizar las tecnologías para la solución efectiva de problemas realizar reportes escritos y exposiciones de forma efectiva. realizar una investigación sobre temas de vanguardia utilizando recursos tecnológicos. trabajar colaborativamente. Datos del grupo y docente Horario de clase: LuJu 16:00 a 17:30 Salón de clase: 5301 Nombre del docente: Datos de contacto: Dr. Alejandro Aceves López Aulas I planta baja, ala norte, lado izquierdo. aaceves@itesm.mx, extensión Intención del curso en el contexto general del plan de estudios Es un curso de nivel intermedio, que tiene la intención de proporcionar al alumno las bases matemáticas de control clásico y moderno, así como los fundamentos teórico prácticos que son aplicados en los sistemas de control automático industrial para realizar su análisis, diseño, sintonía y evaluación. Requiere de conocimientos previos de ecuaciones diferenciales, circuitos eléctricos, transformada de Laplace, álgebra lineal y variable compleja. Como resultado del aprendizaje se espera que el alumno sea capaz de identificar los componentes de un lazo de control automático y la función que desempeñan dentro del mismo, modele comportamientos dinámicos entre variables de proceso, diseñe y/o sintonice controladores utilizando diferentes metodologías y técnicas para satisfacer indicadores de desempeño, seleccione el tipo de controlador y su técnica de diseño y evalúe el desempeño final del sistema de control. Objetivo general de la asignatura Analizar, modelar, diseñar y evaluar sistemas de control continuo en lazo cerrado para procesos analógicos que satisfagan el desempeño deseado según especificaciones en aplicaciones de control regulatorio de procesos y productos. Objetivos específicos de la asignatura Conocer los antecedentes y la importancia de la ingeniería de control en el desarrollo de nuevos y mejores procesos y productos Comprender las implicaciones que tiene la automatización en la sociedad Conocer las diferentes áreas de especialización del control moderno: control óptimo, robusto, adaptable, tolerante a fallas, no lineal Definir con sus propias palabras los siguientes conceptos fundamentales de ingeniería de control: sistema, lazo abierto, lazo cerrado

2 Explicar con sus propias palabras la función realizada por los componentes de un sistema de control en lazo cerrado: comparación, planta, controlador, retroalimentación Comprender el significado del diagrama de bloques de un lazo cerrado de control Definir los siguientes términos: variable de entrada, de salida, de referencia, de error, de control, controlada, de retroalimentación y de perturbación Describir la diferencia fundamental entre un servocontrolador y un regulador Definir modelo matemático usando sus propias palabras Definir función de transferencia y como obtenerla Definir el modelo de espacio de estados de un proceso y como obtenerlo Interpretar correctamente los conceptos de estado, variables de estado, vector de estado y espacio de estados en la representación matemática de los sistemas dinámicos en el espacio de estados Representar la dinámica de sistemas físicos mediante ecuaciones diferenciales Obtener funciones de transferencia de procesos simples de tipo eléctrico, mecánico, y electrónico a partir de las leyes físicas que rigen su comportamiento dinámico Representar mediante diagramas de bloques la interacción entre los subsistemas que conformen un sistema de control Aplicar álgebra de bloques para reducir diagramas de bloques y obtener funciones de transferencia totales de sistemas de control Representar los sistemas de control mediante gráficas de flujo de señales y obtener funciones de transferencia totales aplicando la regla de Mason Encontrar el modelo matemático de un sistema dinámico lineal e invariante con el tiempo mediante su representación en el espacio de estados Obtener la función de transferencia de un sistema a partir de su representación en el espacio de estados Determinar la respuesta transitoria y de estado estable de sistemas de primer y segundo orden, ante cambios en la variable de entrada Analizar el efecto de los parámetros del sistema en la respuesta transitoria y de estado estable ante entradas escalón, impulso y rampa Determinar las especificaciones de desempeño de la respuesta al escalón de los sistemas de segundo orden y establecer la relación matemática que tienen con su frecuencia natural y su coeficiente de amortiguamiento Obtener la respuesta al escalón de sistemas de orden superior y analizar el efecto resultante de los polos y ceros adicionales Identificar, por métodos gráficos basados en la respuesta al escalón, los parámetros de un sistema de 1er. y 2do. orden Determinar el error de estado estable de un sistema de control representado en un diagrama de bloques Encontrar el error de estado estable en sistemas representados en el espacio de estados Determinar la función de error en un sistema de control retroalimentado Analizar el efecto que tienen los integradores en el desempeño del sistema de control, cuando estos se someten a entradas tipo escalón, rampa y aceleración Obtener las expresiones para calcular el sobretiro, el tiempo de estabilización y el tiempo de elevación de un sistema de control de segundo orden Determinar los parámetros de un sistema de control retroalimentado para cumplir las especificaciones de desempeño Definir con sus propias palabras los conceptos de estabilidad absoluta, relativa e inestabilidad.

3 4.1.2 Comprender la importancia de la estabilidad de los sistemas de control en las aplicaciones industriales Comprender el método de análisis de estabilidad basado en el criterio de Routh-Hurwitz Determinar con el criterio de Routh-Hurwitz los rangos apropiados de los parámetros de un sistema de control para asegurar su estabilidad Explicar el principio de operación de los controladores de dos posiciones (On-Off) Definir la función de transferencia de controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) con estructura ideal Conocer y aplicar técnicas tabulares y criterios integrales para la sintonización de controladores PID Analizar el efecto de las acciones de control PID en el desempeño transitorio y de estado estable de un sistema de control en lazo cerrado ante cambios de referencia y perturbaciones Definir con sus propias palabras que es y cómo se interpreta una gráfica del lugar de las raíces de un sistema de control Aplicar las reglas generales para construir gráficas aproximadas del lugar de las raíces de un sistema de control en lazo cerrado Diseñar compensadores de atraso utilizando el método del lugar de raíces, de acuerdo a las especificaciones basadas en el error de estado estable Diseñar compensadores de adelanto utilizando el método del lugar de raíces, de acuerdo a las especificaciones basadas en el sobretiro, el tiempo de elevación y el tiempo de estabilización Diseñar compensadores de adelanto-atraso utilizando el método del lugar de raíces, de acuerdo a las especificaciones basadas en el error de estado estable, sobretiro, tiempo de elevación y tiempo de estabilización Definir con sus propias palabras el concepto de respuesta a la frecuencia y su importancia en los sistemas de control Obtener las principales gráficas utilizadas para representar la respuesta a la frecuencia: diagramas de Bode y de Nyquist Construir diagramas de Bode de diferentes funciones de transferencia Identificar la función de transferencia de un sistema a partir de sus diagramas de Bode de magnitud y fase Determinar el margen de fase y margen de ganancia de un sistema a partir de sus diagramas de Bode Analizar la estabilidad relativa de los sistemas de control de lazo cerrado utilizando los criterios de margen de fase y margen de ganancia Analizar la estabilidad absoluta y relativa de sistemas de control de lazo cerrado utilizando el criterio de estabilidad de Nyquist Definir los siguientes conceptos: controlabilidad de estados completa, controlabilidad de salida y observabilidad de estados completa Determinar la observabilidad y controlabilidad de un sistema de control en espacio de estados Comprender la técnica de diseño de ubicación de polos para calcular el vector de retroalimentación de estados Aplicar la técnica de diseño de ubicación de polos en sistemas de control de espacio de estados

4 Políticas generales para el desarrollo del curso Del reglamento: Es responsabilidad del alumno conocer y cumplir el reglamento del ITESM. Queda formalmente prohibido usar beepers, celulares y laptops durante la clase. No se puede comer ni beber. Ninguna persona puede realizar otra actividad diferente a las del curso. De la puntualidad: Solo habrá 5 minutos de tolerancia y no se permitirá la entrada después de la hora oficial de inicio. Se pasará lista todas las clases. No existe justificación de faltas. Es responsabilidad del alumno saber cuántas faltas lleva. De la participación en clase: En cada semana, el profesor presentará con ejemplos los nuevos temas o contenidos. La participación en clase se evalúa con la solución de ejercicios cortos a resolver en clase y que se entregan en hoja suelta al profesor. Se debe entregar con nombre, matrícula, enunciado del ejercicio, procedimiento y solución. Durante la clase, el alumno tiene la oportunidad de verificar su resultado antes de entregar el ejercicio. Ejercicio no-entregado se evalúa con CERO. De las tareas y trabajos escritos: Deberán respetar los lineamientos generales del Tec ( Todas las tareas deberán ser realizadas con orden y limpieza de lo contrario no se aceptarán; además deben incluir nombre, matrícula, enunciado del problema, procedimiento, resultados y conclusiones. Todas las tareas se entregan en la clase posterior al día de su asignación. Por ninguna razón se aceptan tareas/trabajos en otro día u hora diferente al estipulado. Las tareas se califican de 0 a 100. Todas las tareas son individuales a menos que se indique lo contrario. Cuando dos o más tareas sean idénticas, la calificación será dividida entre el número de participantes. Tarea/trabajo no-entregado se evalúa con CERO. De los exámenes integradores/final: Los exámenes integradores tienen una duración de 90 minutos. El examen final dura 2hrs. Queda estrictamente prohibido el uso de libros, apuntes y computadora durante el examen. Solo se permite el uso de formulario y calculadora. La persona que sea sorprendida copiando se le recogerá el examen, tendrá calificación de 1 y se reportará un DA a su expediente. No se permite salir al baño durante el examen. No habrá asesorías el día del examen. Las calificaciones se entregarán el día posterior al examen. Cualquier duda o revisión se hará en forma individual y en horario de asesorías. Los exámenes se entregarán a los alumnos hasta terminado el periodo de revisiones. Por ninguna razón se puede faltar a los exámenes. Solo en caso de enfermedad, el alumno podrá presentar comprobante de atención médica al profesor, quien analizará el caso y autorizará o no la evaluación extemporánea. Suspensión por Tesorería, Biblioteca, Informática y Servicios Escolares: Los alumnos que estén suspendidos tendrá NP y solo podrán hacer examen si presentan su Comprobante de no adeudo del área correspondiente (papelito) al profesor quien le permitirá realizar la evaluación o le asignará fecha de evaluación extemporánea. De los recursos tecnológicos: en este curso se usará ampliamente los recursos de Biblioteca, Biblioteca Digital y Laboratorio de Computo Especializado. Es responsabilidad del alumno usarlos convenientemente y siempre respetando los respectivos reglamentos. Utilizaremos MATLAB.

5 Sistema de evaluación continua Parcial 1 Semanas P. Clase Tareas Ex. Integrador 1 2% 3% 2 2% 3 2% 3% 4 2% 5 2% 3% 6 2% 12% (10Feb) 1er Registro: 36% 28% 36% 100% Ev. Sem. Acum.: 12% 9% 12% 33% Parcial 2 Semanas P. Clase Tareas Ex. Integrador 7 2% 3% 8 2% 9 2% 3% 10 2% 11 2% 3% 12 2% 12% (24Mar) 2do Registro: 36% 28% 36% 100% Ev. Sem. Acum.: 12% 9% 12% 33% Parcial 3 Semanas P. Clase Tareas Ex. Final 13 2% 3% 14 2% 15 2% 3% 16 2% 17 2% 18% (>9May*) Ev. Sem. Acum.: 10% 6% 18% 34% CALIF. FINAL 34% 24% 42% 100%

6 Metodología de enseñanza-aprendizaje En este curso se emplea la estrategia didáctica de Aprendizaje Colaborativo ya que se promueve la formación de grupos de trabajo que desarrollan actividades formales e informales dentro y fuera del aula. Los componentes del Aprendizaje Colaborativo son: la Interdependencia positiva, la responsabilidad individual y grupal, la interacción cara a cara, el desarrollo de habilidades sociales y el procesamiento en grupo para observar, retroalimentar y mejorar el desempeño. Bibliografía de consulta Ogata, Ingeniería de Control Moderna, 4ta Ed. Prentice Hall. Kuo, Sistemas de Control, 4ta Ed. Prentice Hall. Franklin, Powell, Feedback Control of Dynamic Systems, 5ta. Ed. Pearson, Prentice Hall. Dorf, Richard, Modern control systems, 9na. Ed. Prentice Hall, Nise, Sistemas de Control para Ingeniería, 3a. Ed. CECSA, Síntesis curricular del profesor: Doctor en Sistemas de Control No lineal (2000, Universidad Paul Sabatier, Francia) Maestro en Automática e Informática Industrial (1996, Escuela Doctoral de Toulouse, Francia) Maestro en Sistemas de Manufactura (1994, ITESM-CEM) Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones (1992, ITESM-CEM) Líder de la Cátedra de Investigación en Robótica y Máquinas Inteligentes Miembro del Consejo Latinoamericano de Robótica Miembro Fundador de la Federación Mexicana de Robótica