CORPORACIÓN TECNOLÓGICA INDUSTRIAL COLOMBIANA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA TERCER CICLO PROPEDÉUTICO - INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

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1 CORPORACIÓN TECNOLÓGICA INDUSTRIAL COLOMBIANA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA TERCER CICLO PROPEDÉUTICO - INGENIERÍA EN MECATRÓNICA COMPONENTE CIENCIAS BÁSICAS Asignatura: Control en lazo cerrado Semestre: Octavo - VIII Créditos Académicos: 4 (Cuatro) Horas Presénciales (H.P): 4 (Cuatro) Horas Horas Presencial Semestre (H.P.S): 64 (Sesenta y cuatro) Horas Horas Trabajo Autónomo (H.A): 6 (Seis) Horas Horas Trabajo Autónomo Semestre (H.A.S): 96 (Noventa y seis) Horas Horas Totales (H.T): 160 (Ciento sesenta) Horas Prerrequisitos: Cont. Automáticos - Fund. de Servom. Código SNIES PENSUM Ultima revisión JUSTIFICACIÓN Los sistemas de control en lazo cerrado tienen gran campo de aplicación en la industria para el control de procesos, control de máquinas y para el mismo control de la organización. Para un ingeniero mecatrónico es y será importante desarrollar habilidades en el modelado, análisis e identificación de sistemas así como en la implementación de sistemas de control de lazo cerrado de uso industrial. OBJETIVOS Generar espacios de estudio para analizar las soluciones que se vienen desarrollando en la industria con sistemas de control de lazo cerrado. Desarrollar habilidad en el modelado e identificación de sistemas de uso industrial. Explorar y desarrollar habilidades en la simulación de sistemas de control de lazo cerrado.

2 Lograr desarrollar habilidad para la selección y cálculo de cada componente de un sistema de lazo cerrado. Mejorar la capacidad en proponer y explicar el diseño de sistemas de control de lazo cerrado de mediana y alta complejidad. COMPETENCIAS El estudiante con perfil de ingeniero mecatrónico debe estar en la capacidad de lograr las siguientes competencias: 1. COGNITIVAS Identificar y explicar los fundamentos y principios que rigen el comportamiento de los sistemas de lazo cerrado en neumática, hidráulica, y electromecánica. Identifica y usa la simbología ISO o NEMA para diagramar los lazos de control en la industria, llamados diagramas PI&D. Identifica las partes y explica el funcionamiento de los componentes que constituyen un sistema de lazo cerrado en hidráulica, neumática y o eléctrica. Explica y aplica los métodos usados para identificación de sistemas. Identifica las ventajas y desventajas de los reguladores PI, PD y PID y las usa para orientar el diseño del control de los sistemas previamente identificados. 2. PROCEDIMENTALES Define y ejecuta el conjunto lógico de acciones requeridas para implementar un sistema de lazo cerrado de nivel de complejidad media a partir de la interpretación de planos bajo norma ISO o NEMA. Realiza la implementación de su propuesta de un sistema de lazo cerrado de media y alta complejidad. 3. AXIOLÓGICAS Reconoce la importancia y se compromete con desarrollar habilidades para el trabajo en equipo.

3 CONTENIDO UNIDAD 1. FUNDAMENTOS DEL MODELADO DE SISTEMAS Modelado de Sistemas Mecánicos Modelado de Sistemas Eléctricos Modelado de Sistemas Térmicos UNIDAD 2. FUNDAMENTOS DEL MODELADO DE SISTEMAS Modelado de Sistemas Híbridos Modelos Mediante Diagramas de Bloques Algebra de Diagramas de Bloques UNIDAD 3. FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA Función de Transferencia de sistemas electromecánicos Función de Transferencia de sistemas electro neumáticos y o electrohidráulicos Determinación Experimental de la Función de Transferencia Implementación Electrónica de funciones de transferencia UNIDAD 4. FUNDAMENTOS DEL ANÁLISIS DE SISTEMAS DINÁMICOS Respuesta escalón de sistemas de primer, segundo y tercer orden Respuesta rampa de sistemas de primer, segundo y tercer orden Respuesta impulso de sistemas de primer, segundo y tercer orden Demostración práctica en ambiente MathLab UNIDAD 5. FUNDAMENTOS DEL ANÁLISIS DE SISTEMAS DINÁMICOS Polos, ceros y estabilidad Análisis del Lugar geométrico de las Raíces Cuantificación del Desempeño UNIDAD 6. FUNDAMENTOS DEL ANÁLISIS DE SISTEMAS DINÁMICOS Respuesta en Frecuencia Diagramas de Bode

4 Diagramas de Nyquist. UNIDAD 7. FUNDAMENTOS DEL CONTROL ROBUSTO Controladores P, PI, PID. Retroalimentación Compensación Estudios de casos en ambiente MathLab. UNIDAD 8. DISEÑO DE CONTROLADORES PID Métodos Relacionados Método de Ziegler-Nichols UNIDAD 9. DISEÑO Y SINTONIZADO DE CONTROLADORES PID Diseño Algebraico Métodos de Optimización Sintonización Lambda UNIDAD 10. DISEÑO DE CONTROL PREDICTIVO Predictor Smith Controlador PPI Modelo de control Predictivo UNIDAD 11. SINTONIZACIÓN AUTOMÁTICA Y ADAPTACIÓN Proceso de Aprendizaje Método Basado en el modelo Método basado en reglas Supervisión de Controladores Adaptativos UNIDAD 12. CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DC Procedimiento de identificación Diseño del Compensador Implementación de controlador PI

5 UNIDAD 13. CONTROL DE POSICIÓN Procedimiento de identificación Diseño del Compensador Implementación de controlador PI UNIDAD 14. ANÁLISIS DE ARTÍCULOS Control de Péndulo Invertido Control de Temperatura de una piscina con lógica difusa Control de Masas Acopladas UNIDAD 15. ENTREGA PROYECTO FINAL Control de Nivel de Tanque Control de posición de un actuador hidráulico Control de velocidad de un actuador rotativo hidráulico METODOLOGÍA Para el desarrollo de esta asignatura deben combinarse las exposiciones del docente, exposiciones de los estudiantes, lecturas sugeridas por el docente, lecturas complementarias a gusto del estudiante, trabajos de consulta, estudios de casos, debates, planteamiento de soluciones por parte de los estudiantes, laboratorios dirigidos, desarrollo de modelos físicos, implementación de circuitos en la protoboard, visitas a empresas, y aplicación a proyecto integrador que se estará haciendo seguimiento en cada corte académico. EVALUACIÓN El estudiante será evaluado de forma cualitativa, a partir de la apreciación objetiva de sus logros y fortalezas en el desarrollo de las competencias relacionadas. Esta apreciación se traducirá en una calificación que expresa el grado del logro en una escala de 0.00 a De acuerdo al reglamento estudiantil esta asignatura se reportará en 3 (tres) notas, de las cuales las dos (2) primeras tienen un valor del 60 % y la restante un valor del 40 %.

6 REFERENCIAS SUGERIDAS BIBLIOGRAFÍA BOLTON, W. (2001) Ingeniería de Control. 2da. Edición. Alfa Omega. México D.F. ERONINI U. (2001). Dinámica de Sistemas y Control. Thomson Learning. México D.F. DORSEY, J. (2002). Sistemas de Control Continuos y Discretos. Mc. Graw Hill. México D.F. ZIMMERMANN A. Y SCHOLTZ D. (1995) HIDRAULICA EN BUCLE CERRADO. FESTODIDACTIC. Esslingen - Alemania. SCHULE R. y WAIBLINGER P. (1993) SENSORES PARA LA TECNICA DE MANIPULACION Y PROCESOS. FESTODIDACTIC. Sensores para Fuerza y Presión. Esslingen - Alemania. DAHLHOFF H., RUPP K., WERNER H., SCHULE R. Y NESTEL S. (1993) SENSORES PARA LA TECNICA DE MANIPULACION Y PROCESOS. FESTODIDACTIC. Sensores para Distancias y Desplazamientos. Esslingen - Alemania. EWAILD R., HUTTER J., KRETZ D., LIEDHEGENER F., SCHENKEL W. SCHMITT A. TECNICA DE VALVULAS PROPORCIONALES Y SERVOVALVULAS. OGATA, K. (1996) Ingeniería de Control Moderno. Editorial: Prentice Hall. KUO, B. (1996) Sistemas de Control Automático. Editorial Prentice Hall. CIBERGRAFÍA hydraulicspneumatics.com/