" Año del bicentenario del Congreso de los pueblos libres

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1 VISTO " Año del bicentenario del Congreso de los pueblos libres Resistencia, 15 de Octubre de Que el Artículo 93 inciso d) del Estatuto de la Universidad Tecnológica Nacional establece que es función de los Consejos Departamentales Aprobar, observar o rechazar las planificaciones que preparen los profesores ; y CONSIDERANDO Que los responsables de cátedra de las asignaturas del Departamento de Ingeniería en Sistemas de Información presentaron las mencionadas planificaciones. Que todas las planificaciones presentadas fueron analizadas por la Comisión de Enseñanza del Departamento de ISI. Que dicha Comisión recomendó aprobar las planificaciones presentadas. Que el Consejo Departamental aprobó los Despachos de la Comisión de Enseñanza. Que es necesario elaborar el instrumento legal que acredite la aprobación de las planificaciones. Por ello y en uso de las atribuciones conferidas por el Artículo 93 inciso d) del Estatuto de la Universidad Tecnológica Nacional. EL CONSEJO DEPARTAMENTAL DE INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN DE LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL RESISTENCIA DISPONE: ARTICULO 1º: APROBAR las siguientes planificaciones de cátedra: 2do. Nivel: Paradigmas de la Programación 2do. Nivel: Complejidad y Técnicas de Diseño de Algoritmos 3er. Nivel: Comunicaciones y Redes 3er. Nivel: Base de Datos Aplicadas 3er. Nivel: Matemática Superior 4to. Nivel: Redes de Información 4to. Nivel: Ingeniería de Software 4to. Nivel: Teoría de Control 4to. Nivel: Sistemas de Información Geográficos 4to. Nivel: Calidad del Producto y del Proceso Software 5to. Nivel: Auditoría de Sistemas 5to. Nivel: Diseño y desarrollo de videojuegos 5to. Nivel: Gestión de Servicios e Infraestructura de TI 5to. Nivel: Sistemas de Inteligencia de Negocios y soporte de decisiones ARTICULO 3º: REGISTRESE, comuníquese, cumplido, archívese. DISPOSICION Nº 31/2015

2 Carrera: Ingeniería en Sistemas de Información Plan de Estudio:2008 Área: Modelos Porcentaje de horas cátedra del área en la carrera: 11,95 % Porcentaje de horas cátedra de la asignatura en el área: 15,79 % Asignatura: Teoría de Control Carga horaria semanal: 6 hs.cátedra. Carga horaria total: 96 hs. cátedra. Nivel: 4 Anual 1er. Cuatrimestre 2do. Cuatrimestre Ciclo Lectivo: 2015 Equipo docente: Profesores: Ing. Carlos Alejandro Pérez Prof. AdjuntoInterino 0,4 Dedicación semi-exclusiva Horario: Lunes de 18:45 hs a 21:00 hs. Auxiliares: Ing. Dominga Concepción Aquino Jefe de Trabajos Prácticos Interino 1Dedicación Simple Horario: Lunes de 21:10 hs a 23:25 hs. 1

3 Fundamentación de la asignatura El Ingeniero en Sistemas de información puede, en su vida profesional, formar parte de un equipo interdisciplinario. La ciencia del control automático ha experimentado recientemente un incremento en los mecanismos para efectuar dicho control. Nuevos microcontroladores y otras técnicas digitales relacionadas hacen que impartir estos conocimientos para el estudiante de sistemas tenga una doble exigencia: por un lado, no se pueden desconocer los fundamentos teóricos de control clásico y espacio de estados, y por el otro, se debe mantener al día los contenidos según el avance de la técnica. En Argentina, ya se ha instalado el proyecto CIAA, y la FRRe es una de las participantes e impulsora del open source hardware. Por ello es que la asignatura Teoría del Control se inserta en la currícula de ISI como un fuerte elemento de consolidación de elementos de matemática superior, teoría de la información, física, mecánica y electrotecnia con software, cálculo científico, simulaciones y equipamiento de control automático, que debe ser programado acorde a las nuevas tendencias en la disciplina. En definitiva, exige del alumno un razonamiento muy elaborado de cada escenario que se diferencia de las otras asignaturas por la naturaleza de los problemas de la ciencia del control. Objetivos:(establecidos en el diseño curricular de la carrera de ISI - ORDENANZA Nº 1150 Anexo 1 del Consejo Superior Universitario de la Universidad Tecnológica Nacional): Comprender la Teoría de Control Automático. Aplicar las Herramientas Analíticas, Gráficas y de Simulación de la Teoría de Control Automático. Modelar Sistemas Lineales, y en Fase de Síntesis, Identificar el Tipo de Control a Emplear en el Modelado en Base a Especificaciones deseadas de Comportamiento Dinámico y en Régimen Permanente. Aplicar Criterios de Optimización. Diseñar un Algoritmo Computacional que lo Ejecute. Contenidos: (establecidos en el diseño curricular de la carrera de ISI - ORDENANZA Nº 1150 Anexo 1 del Consejo Superior Universitario de la Universidad Tecnológica Nacional): Modelado de Sistemas de Control. Análisis de la Respuesta de los Sistemas de Control. Función de Transferencia. Respuesta Temporal y su Relación con el Diagrama Cero Polar. Diagramas en Bloque. Error en Régimen Permanente, Tipo de Sistemas. Régimen Transitorio, Estabilidad Absoluta y Relativa. Modelado en Variable de Estado. Controlabilidad y Observabilidad. Sistemas de Control Discretos. Estabilidad de Sistemas Muestreados. Sistemas de Control Industrial Basados en Computadoras. 2

4 PROGRAMA ANALÍTICO Unidad 1 Contenidos Objetivo Actividades Carga horaria Unidad 2 Contenidos Objetivos Actividades Carga horaria Unidad 3 Contenidos Introducción al control Introducción a la teoría del Control. Qué es controlar un sistema? Nomenclatura de la disciplina. Distintos sistemas a ser controlados. Mecánica del análisis de control. Un sencillo sistema de control. Clases de control. Servomecanismos. Cibernética y automática. Señales. Diagramas de bloques. Diagramas de flujo de señales. Fórmula de Mason. Simplificación de sistemas. Que el alumno adquiera la base de nomenclatura para que pueda seguir el resto de la asignatura. Tomar clases teóricas para actualizar conocimientos previos. 2 clases teóricas 12 horas teóricas. 1 clases práctica 6 horas prácticas. Modelado y la función de transferencia en la teoría clásica Modelo de sistemas. Entrada y salida. Perturbación y el principio de superposición de efectos. Representación de matemáticas de sistemas por medio de ecuaciones diferenciales y en diferencia. La transformada de Laplace y la Función de Transferencia. Distintos tipos. Variables en juego en el bloque canónico. Aplicación a problemas de primer y segundo orden. Analogía entre sistemas. Reducción de sistemas por la fórmula de Mason. Que el alumno pueda explicar la función de transferencia, e introducirse al dominio de la frecuencia. Tomar clase teórica e inmediatamente la práctica correspondiente dentro de la misma clase. 1 clase teórica 6 horas teóricas. 1 clases práctica 6 horas prácticas. El dominio de la frecuencia Modelización de un problema de segundo grado. Resolución utilizando la transformada de Laplace. Formas de onda. Polos y ceros de la función de transferencia. Sistemas de lazo abierto y de lazo cerrado con problemas de ejemplo.el lugar de las raíces, objetivos del diagrama, mecánica de resolución indirecta o reglas nemotécnicas para más de tres ramas. Análisis de estabilidad y respuesta transitoria según el lugar de las raíces. Controladores Proporcional, Integrador, derivativo y combinación de ellos. Rango de aplicación. Errores. Que el alumno interprete la base de teoría clásica de Objetivo control. Actividades Resolver problemas en clase resolución colectiva. Horas Teóricas Horas Prácticas

5 Carga horaria 2 clases teóricas 12 horas teóricas. 1 clase práctica 6 horas prácticas. Unidad 4 Régimen permanente y respuesta a frecuencia El régimen permanente: respuesta a frecuencia. Función de transferencia senoidal. Diagramas de Bode. Diagramas de Nyquist o polares, logarítmicos y Contenidos combinados. Forma de trazado. Trazado de diagramas asistidos por computadora. Estabilidad relativa. Margen de fase y Margen de ganancia en los diversos diagramas. Ancho de banda, respuesta a frecuencia. Objetivo Que el alumno pueda aplicar las herramientas 6 6 básicas por computador para comprender el método de respuesta a frecuencias. Actividades Resolver problemas manualmente. Luego mostrar en laboratorio con proyector la resolución de problemas Carga horaria Unidad 5 Contenidos Objetivos Actividades Carga horaria Unidad 6 Contenidos Objetivo asistido con computadora. 1 clase teórica - 6 horas teóricas. 1 clase práctica - 6 horas prácticas. Variables de estado, teoría moderna, control discreto Las variables de estado. Simulación dinámica de sistemas continuos y discretos. El concepto de la teoría moderna. Selección de variables de estado. Observabilidad. Controlabilidad. Convergencia. Uso de aceleradores de convergencia.generalidades del control discreto. Transformada Z. Que el alumno aplique los conceptos básicos para comprender el nuevo método de resolver sistemas de control. Que el alumno comprenda el funcionamiento de los sistemas de control digitales. Tomar media clase teórica, luego asistir a proyección audiovisual, debido a que es imposible resolver nada en forma manual. 1 clase teórica 6 horas teóricas. 1 clase práctica 6 horas prácticas. Controladores y equipos de control El equipamiento básico para control automático: sensores, controladores, redes. El concepto del open source hardware. Arduino, Computadora Industrial Abierta Argentina, Raspberry. El hardware propietario, ventajas y desventajas. Redes comunicación entre dispositivos. Redes de campo. El controlador lógico programable. El sistema SCADA, la interacción con el mundo real. Que el alumno pueda programar un control automático simple utilizando tanto open source hardware como sistemas PLC propietarios. Actividades Taller de 2 días completos Carga horaria 2 clases teóricas, y 2 clases prácticas en laboratorio de automatización o en aula

6 Carga horaria: 54 hs teóricas, 42 hs prácticas. Estrategias metodológicas a) Estrategias de enseñanza Taller de MathLab/Scilab: Se implementará un taller de utilización del software MathLab o compatible (GNU Octave) o similar (Scilab) de cuatro (4) horas didácticas de duración. El ámbito será el laboratorio de sistemas. Resolución de problemas: Se propone que las unidades temáticas 1 a la 4 (teoría del control clásica) tengan problemas a ser resueltos, los cuales son entregados sin resolver en la forma de guías de ejercicios, y los mismos son resueltos en forma individual por cada alumno. En cuanto a la resolución de problemas en las unidades temáticas de Análisis de respuesta en frecuencia, BODE, y Lugar geométrico de las raíces, exigen el uso de computadora, no es posible resolverlos manualmente por la complejidad de los cálculos involucrados. Trabajo final: En el ciclo lectivo 2015,se propone un trabajo practico final utilizando, o bien equipamiento de open source hardware (Arduino, CIAA) o bien propietario, de estar el nuevo laboratorio de Automatización ya funcionando a mediados del cuatrimestre. b)modalidad de agrupamientos Los alumnos se organizarán en grupos fijos, de cantidad no mayor a cuatro integrantes, y los mismos pertenecerán exclusivamente a una sola comisión, del mismo curso. c) Consultas Se propone que los alumnos puedan consultar a la cátedra, en todo momento por correo electrónico sin restricción de tiempo durante el ciclo lectivo, sin embargo, las consultas personales se implementarán a partir del mes de octubre, en horarios que no coincidan con la cátedra, y se harán extensivas hasta el mes de diciembre del presente ciclo lectivo. d) Cronograma Se detallan las clases propuestas. Clase Tema Contenido 17 de Paso a la Inmortalidad del General José de San Sin clases Agosto Martín. Introducción a la teoría del Control. Qué es controlar un sistema? Nomenclatura de la disciplina. Distintos sistemas a ser controlados. Mecánica del análisis de I Introducción al control. Un sencillo sistema de control. Clases de 24 de control control. Servomecanismos. Cibernética y automática. Agosto Señales. Diagramas de bloques. Diagramas de flujo de señales. Fórmula de Mason. Simplificación de sistemas. II 31 de Agosto Modelado y la función de transferencia Modelo de sistemas. Entrada y salida. Perturbación y el principio de superposición de efectos. Representación de matemáticas de sistemas por 5

7 7 de Septiembre III 14 de Septiembre 21 de Septiembre IV 28 de Septiembre V 5 de Octubre 12 de Octubre VI 19 de Octubre VII 26 de Octubre 2 de Noviembre VIII 9 de Noviembre en la teoría clásica Sin clases El dominio de la frecuencia Sin clases PRIMER PARCIAL Régimen permanente y respuesta a frecuencia Sin Clases Variables de estado, teoría moderna, control discreto Controladores y equipos de control Sin Clases Controladores y equipos de control (continuación) medio de ecuaciones diferenciales y en diferencia. La transformada de Laplace y la Función de Transferencia. Distintos tipos. Variables en juego en el bloque canónico. Aplicación a problemas de primer y segundo orden. Analogía entre sistemas. Reducción de sistemas por la fórmula de Mason. Mesa de Exámenes Finales Cuarto llamado. Modelización de un problema de segundo grado. Resolución utilizando la transformada de Laplace. Formas de onda. Polos y ceros de la función de transferencia. Sistemas de lazo abierto y de lazo cerrado con problemas de ejemplo. El lugar de las raíces, objetivos del diagrama, mecánica de resolución indirecta o reglas nemotécnicas para más de tres ramas. Análisis de estabilidad y respuesta transitoria según el lugar de las raíces. Controladores Proporcional, Integrador, derivativo y combinación de ellos. Rango de aplicación. Errores. Día del Estudiante. PRIMER PARCIAL El régimen permanente: respuesta a frecuencia. Función de transferencia senoidal. Diagramas de Bode. Diagramas de Nyquist o polares, logarítmicos y combinados. Forma de trazado. Trazado de diagramas asistidos por computadora. Estabilidad relativa. Margen de fase y Margen de ganancia en los diversos diagramas. Ancho de banda, respuesta a frecuencia. Día del Respeto a la Diversidad Cultural. Las variables de estado. Simulación dinámica de sistemas continuos y discretos. El concepto de la teoría moderna. Selección de variables de estado. Observabilidad. Controlabilidad. Convergencia. Uso de aceleradores de convergencia.generalidades del control discreto. Transformada Z. El equipamiento básico para control automático: sensores, controladores, redes. El concepto del open source hardware. Arduino, Computadora Industrial Abierta Argentina, Raspberry. Día delosdifuntos. El hardware propietario, ventajas y desventajas. Redes comunicación entre dispositivos. Redes de campo. El controlador lógico programable. El sistema SCADA, la interacción con el mundo real. 6

8 IX 16 de Noviembre 23 de Noviembre X 30 de Noviembre SEGUNDO PARCIAL Sin Clases TERCER NOTA SEGUNDO PARCIAL Día de la Soberanía Nacional ENTREGA DEL TRABAJO PRÁCTICO FINAL Impartición de los contenidos propuestos - teóricos y prácticos: desde el 24/08/2015 al 30/11/2015. Realización de exámenes parciales y recuperatorios: o Primer Parcial: lunes 28 de Septiembre de o Segundo Parcial: lunes 16 de Noviembre de o Entrega deltrabajo Práctico Final: lunes 30 de Noviembre de o Recuperatorios: Primer Recuperatorio: lunes14 de Diciembre de Segundo Recuperatorio: lunes 22 de Febrero de o Firma de libretas: del 09/12/2015 al 23/12/2015 y del 23/02/2016 al 03/03/2016. e) Organización de espacios dentro y fuera del ámbito universitario Talleres y laboratorios: ámbito del Aula Informática 1 o Aula Informática 2. Materiales curriculares (recursos): Además de la bibliografía que se recomienda en el apartado posterior, se utilizaránlos programasmatlab, GNU Octave y Scilab. Formación práctica: a) Formación experimental: Ambito de realización: Laboratorios informáticos 1 y 2. Disponibilidad de infraestructura y equipamiento: Computadoras Personales. Actividades a desarrollar:construir una simulación de un sistema de enésimo orden, modificar sus parámetros para encontrar experimentalmente (y no analíticamente) el K de un sistema estable, inestable, y en el límite de la estabilidad utilizando un software que permita graficar la señal de salida en el tiempo. Los resultados deberán estar en formato de paper de investigación científica, que será oportunamente entregado como patrón. Para ello el alumno deberá comprender la biblioteca Simulik del MatLab. Tiempo (carga horaria, período que abarca):2 clases de 4 horas. Evaluación (de seguimiento y final):verificar visualmente los resultados obtenidos contrastándolos con lo obtenido analíticamente. Corrección del paper de investigación científica. 7

9 b) Resolución de problemas de ingeniería: Ambito de realización:laboratorios informáticos 1 y 2. Actividades a desarrollar:crear un método que se aproxime la función de transferencia senoidal a partir de datos empíricos (diagramas de Bode experimentales). Tiempo (carga horaria, período que abarca): 1 clase de 4 hs. Evaluación (de seguimiento y final): Verificación de los resultados por resolución analítica. c) Actividades de proyecto y diseños: Ambito de realización: Laboratorios informáticos 1 y 2. Actividades a desarrollar: Diseñar un sistema controlador de un sistema de tercer orden para que trabaje con un margen de fase de 30 grados y un margen de ganancia de 6 db. Tiempo (carga horaria, período que abarca): 1 clase de 4 hs. Evaluación (de seguimiento y final): Comprobar su eficacia a través de la simulación. d) Práctica profesional supervisada:no se tiene previsto realizar prácticas profesionales supervisadas en el ciclo lectivo Evaluación del alumno: Momentos e Instrumentos: Formativa: mediante 2 (dos) exámenes parciales teórico-práctico y la realización de un trabajo práctico final como resultado de la implementación del contenido de la asignatura, que constituirá la tercer nota. Final: mediante un examen final teórico-práctico en caso de regularizar, o teórico en caso de promocionar los trabajos prácticos (al finalizar el cursado del presente ciclo lectivo). Actividades: Clases teóricas: Durante los tres primeros meses del cuatrimestre, se alternarán las clases de teoría y práctica, desarrollándose paralelamente problemas de las unidades iniciales (conceptos de control). Luego, a partir del último mes, las clases podrán ser todas teóricas, o prácticas. Clases prácticas: los problemas se podrán resolver en clase, en forma analítica, por el profesor o bien con la participación de los alumnos. El taller de MathLab/Octave y Scilab, se dará en los laboratorios, y los problemas que se resuelvan utilizando estas herramientas serán de resolución individual. Clases de apoyo: a criterio de la cátedra, se podrá ofrecer clases de apoyo optativas, para todos los temas de las distintas unidades de la asignatura, a convenir con la disponibilidad horaria de ambas partes, alumnos y profesores. Criterios de: A) Regularidad: Entendiendo por nota la calificación obtenida en cada parcialteórico-práctico y la obtenida en el Trabajo Práctico Final, la regularidad se alcanza al tener 3 (tres) de estas 3 notas aprobadas con 60% o más en cada una, y 8

10 la asistencia según el reglamento. El alumno deberá rendir teoría y práctica en forma convencional en el examen final. B) Promoción: Entendiendo por nota la calificación obtenida en cada parcialteórico-práctico y la obtenida en el Trabajo Práctico Final, la promoción de trabajos prácticos se alcanzará al obtener 3 (tres) de estas 3 notas aprobadas con 75% (7 siete) o más, en cada uno, y la asistencia según el reglamento. El alumno solamente rendirá teoría en el examen final. Los recuperatoriosse darán por los parciales según reglamento. Asignaturas o conocimientos con que se vincula la materia: En la articulación vertical se tienen elementos de las siguientesasignaturas: Física I: circuitos eléctricos y mecánicos. Sistemas sencillos de segundo orden. Arquitectura de Computadoras: técnicas digitales, microprocesadores, conceptos de circuitos lógicos, compuertas, lógica de contactos SI-NO. Análisis Matemático II: ecuaciones diferenciales y variable compleja. Los temas avanzados de cálculo complejo no se ven en la carrera por la desaparición de Análisis matemático III. Sistemas Operativos: conceptos de sistemas operativos, módulos, servicios, comunicación entre procesos, prioridades de ejecución, scheduler. Sistemas determinísticos, timing, roundtrip. Matemática Superior: concepto de modelo, modelado de sistemas de existencia física real, que es, a nuestro entender, la asignatura que guarda más estrecha relación con Teoría de Control. Inteligencia Artificial: algunos conceptos de reconocimiento de imágenes se utilizan como entrada a redes neuronales. En la articulación horizontal podemos enunciar: Redes de Información: conceptos de protocolos, modelo OSI, transporte físico. Actividades de Coordinación (horizontal y vertical) Se evaluará en forma conjunta con los responsables de las asignaturas antes mencionadas la pertinencia, oportunidad y profundidad requerida de los contenidos anteriormente expuestos. Bibliografía: a) Obligatoria o básica: Katshuiko Ogata, Ingeniría de Control Moderna, Editorial Prentice Hall, Segunda, Tercera o Cuarta edición, en español, En biblioteca y disponible por la cátedra. b) Complementaria: o Richard Dorf, Sistemas Modernos de Control, Editorial Addison-Wesley. o Katshuiko Ogata, Sistemas Discretos de Control, Editorial Prentice Hall. Articulación docencia-investigación-extensión (integración con trabajos de investigación y/o extensión): Si bien la materia en el ciclo lectivo 2015 no se relaciona directamente con actividades de investigación, la inclusión de una monografía con formato de paper de investigación normalizado, para una hipotética publicación en una revista científica, introduce al alumno en el área de epistemología de la investigación, preparándolo mejor para el requerimiento de la materia Inteligencia Artificial que exige un trabajo en estas condiciones. 9

11 ESTRUCTURA GENERAL DE LA CÁTEDRA. (Composición y distribución de tareas del equipo docente) Número de comisiones: 1 Número de estudiantes por comisión: 21 Nomina de Profesores: Apellido y Nombre Pérez, Carlos Alejandro Categoria Concursado o Interino Dedicación Adjunto Interino 0,4Dedicación semiexclusiva Actividad que cumple y horario Dictado de clases teóricas. Elaborar y Evaluar la parte teórica de los parciales y recuperatorios. Elaboración de las consignas para la realización de papers de parte de los alumnos. Seguimiento de la evolución de la investigación de los alumnos para la elaboración de los papers. Revisión de las modificaciones de las guías de ejercicios. Atención de consultas sobre temas teóricos (fuera del horario de clases). Horario: Lunes de 18:45 hs a 21:00 hs. 10

12 Nómina de Auxiliares: Apellido y Nombre Aquino, Dominga Concepción Categoria Jefe de Trabajos Prácticos Concursado o Interino Interino Dedicación 1 Dedicación Simple Actividad que cumple y horario Dictado de clases prácticas. Elaborar y Evaluar la parte práctica de los parciales y recuperatorios. Confección y/o actualización de las guías de ejercicios. Atención de las consultas sobre ejercicios prácticos fuera del horario de clases. Horario: Lunes de 21:10 hs a 23:25 hs. Justificación (en el caso que no se adapte a la Ordenanza 604) 11