H. 1/5. Asignatura: TEORÍA DE CONTROL CLÁSICO. Objetivos: Contenidos Mínimos: Resol. N.º 123/12. Problemas Problemas Proyecto y Total

Transcripción

1 H. 1/5 Carga Horaria: Objetivos: Contenidos Mínimos: Teoría Laboratorio Problemas Problemas Proyecto y Tipo/Rutinarios Abiertos Diseño Total Brindar la formación básica necesaria para que el estudiante aborde, con relativa facilidad, cualquiera de los campos de la automatización, planteado desde el método de función transferencia (también conocido como Teoría de Control Clásico ) en sistemas continuos. Modelos Matemáticos. Transformada de Laplace. Función de transferencia. Regla de Mason. Sistemas realimentados. Tipos de sistemas/ Error en estado estacionario. Respuesta transitoria. Estabilidad. Análisis de frecuencia. Bode / Nyquist Lugar de raíces. Técnicas de Compensación. PID.

2 H. 2/5 Programa Analítico: UNIDAD 1: ELEMENTOS BÁSICOS: Introducción general. Definición de parámetros en sistemas de control. Ejemplos de sistemas de control. Control en lazo cerrado - Control en lazo abierto. Transformada de Laplace y sus propiedades. Solución de ecuaciones diferenciales a partir de Transformada de Laplace utilizando método de desarrollo en fracciones simples. Teorema del Valor Final. Teorema del Valor Inicial. UNIDAD II: MODELOS MATEMÁTICOS: Modelado de distintos sistemas físicos. Linealización de modelos no lineales. Función de transferencia. Obtención de funciones de transferencia de sistemas físicos. Diagramas en bloques. Álgebra de Bloques. Flujogramas. Regla de Mason. Efecto de la ubicación de los polos en el dominio de Laplace en la respuesta temporal. UNIDAD III: SISTEMAS REALIMENTADOS: Análisis comparativo entre un sistema a lazo abierto y el mismo a lazo cerrado (ventajas y desventajas). Seguimiento de señal de referencia. Señal error. Función sensibilidad y sensibilidad complementaria. Definición de la señal error. Definición de tipos de sistemas realimentados unitariamente. Análisis de tipos de sistemas. Coeficientes estáticos de error. Respuesta a las entradas: escalón, rampa y parábola. Análisis de perturbaciones. UNIDAD IV: RESPUESTA DINÁMICA: Análisis de respuestas transitorias. y permanente. Sistemas de primer orden. Sistemas de Segundo orden. Valores característicos de sistemas de segundo orden (Overshoot, rise time, settling time). Relación entre valores característicos del sistema de segundo orden en el dominio temporal y su relación en el domino transfrormado. Efecto de ceros y polos adicionales. Sistemas de Mayor orden. UNIDAD V: ESTABILIDAD: Definición de estabilidad absoluta y relativa. Estabilidad asintótica. Sistemas BIBO estables. Análisis de estabilidad a lazo abierto y lazo cerrado. Criterio de estabilidad de Routh. Efectos de la cancelación z/p en la estabilidad. UNIDAD VI: MÉTODO DEL LUGAR DE LAS RAÍCES: Resumen de reglas generales para la construcción del lugar de las raíces. Lugar de las raíces de 180º y de 0º. Sistemas condicionalmente estables. Análisis de sistemas de control utilizando lugar de las raíces. Construcción del lugar de las raíces cuando el parámetro no aparece multiplicando. Retardo de transpòrte y lugar de las raíces. Interpretación del lugar de las raíces mediante la utilización de software de control. UNIDAD VII: RESPUESTA FRECUENCIAL: Diagramas logarítmicos y polares. Diagramas de Bode. Definiciones de márgenes de ganancia y de fase en diagramas de Bode. Correlación entre la respuesta en frecuencia y temporal. Diagramas de Nyquist. Definiciones de márgenes de ganancia y de fase en diagrama de Nyquist. Criterio de estabilidad de Nyquist. Retardo temporal. Determinación experimental de funciones transferencia. Estabilidad robusta. Análisis de la función sensibilidad en el dominio frecuencial. Utilización de software de control para el estudio de diagramas frecuenciales.

3 H. 3/5 Programa Analítico: UNIDAD VIII: TÉCNICAS DE COMPENSACIÓN: Compensación de sistemas realimentados utilizando lugar de las raíces y diagramas frecuenciales. Diseño de compensadores de adelanto, de atraso y combinados de adelanto-atraso. Controladores PID. Métodos de sintonía. Verificación mediante la utilización de software de control de los diseños en el dominio temporal y frecuencial.

4 H. 4/5 Descripción de las actividades teóricas y prácticas: La carga horaria se distribuirá en clases teóricas y de laboratorio. El laboratorio puede ser del tipo virtual, donde se aprenderá el software Matlab-Simulink para realizar verificaciones de los conceptos teóricos y como herramienta de diseño, o del tipo tradicional, donde se desarrollarán experimentos sobre plantas reales. Se incorporará un horario de consulta fuera de la carga horaria, consensuado con los estudiantes al comienzo de la cursada. Metodología de Enseñanza: La modalidad de enseñanza se implementará de la siguiente manera: Teórica: mediante el dictado clases teóricas en las que se incentivará la participación de los alumnos haciéndoles preguntas para repasar lo visto las clases previas y preguntas durante la clase. Resolución de problemas abiertos y de diseño de controladores (se entregará semanalmente una guía de problemas). Laboratorio virtual: mediante la utilización del software Matlab-Simulink (cuyo uso se enseña a lo largo del semestre) se diseña, analiza y verifica la performance de la estructura de control. Forma de Evaluación: El total de evaluaciones a tomar es de dos con la posibilidad de recuperar una solamente. En cada evaluación el estudiante deberá lograr un objetivo de control mediante el diseño del controlador adecuado. Puede que el mismo se realice a partir de la estructura armada y con las funciones transferencias dadas o comenzando con el modelado y debiendo realizar la interconexión de los distintos elementos en el lazo para implementar el control. Dicho diseño puede ser pautado, es decir utilizando alguna técnica en especial o decidiendo él cuál es la técnica más adecuada para ello. Toda decisión que tome debe estar justificada. Tanto en la etapa de diseño como en la de verificación contará con el software de simulación.

5 H. 5/5 Bibliografía: Bibliografía Básica: 1. Feedback Control of Dinamic Systems. Franklin & Powell. Addison-Wesley 2. Modern Control Engineering. Katsuhiko Ogata. Prentice Hall. Bibliografía Complementaria: 1. Modern Control Systems. Dorf- Bishof. Ed. Pearson. 2. Sistemas de Control Automático. Kuo. Ed. Pearson 3. Linear Control Sytems. Rohrs. Mc. Graw Hills 4. Dinámica de Sistemas. Katsuhiko Ogata. Prentice Hall. 5. Control System Design. Chi-Tsong Chen. Saunders College Publishing. 6. Design of Feedback Control Systems. Hosteter Holt, Rinehart and Winston, Inc. VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO PROFESOR RESPONSABLE FIRMA 2012 CISTAC, Griselda Isabel VISADO JEFE DEPARTAMENTO SECRETARIO ACADÉMICO DECANO