PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: REGULACIÓN AUTOMÁTICA II

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: REGULACIÓN AUTOMÁTICA II CENTRO: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULACIÓN: INGENIERÍA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD: AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA CURSO: QUINTO TIPO DE ASIGNATURA: OBLIGATORIA CRÉDITOS TOTALES ASIGNATURA: 18 CRÉDITOS TOTALES ALUMNO: 15 CRÉDITOS AULA: 12, GRUPOS AULA: 1, TOTAL AULA: 12 CRÉDITOS LABORATORIO: 3, GRUPOS LAB.: 2, TOTAL LABORATORIO: 6 CRÉDITOS PRÁCTICAS: 0 ANUAL/CUATRIMESTRAL: ANUAL PROFESORADO: Barreiro Blas, Antonio (0047). Créditos aula: 6. Créditos laboratorio: 3. Delgado Romero, Emma (0777). Créditos aula: 6. Créditos laboratorio: 3. COORDINADOR TEORÍA Y LABORATORIO: Barreiro Blas, Antonio (0047) Página 1 de 1

2 TUTORÍAS PROFESORADO: PRIMER CUATRIMESTRE Delgado Romero, Emma E.T.S.I.I. Despacho 2 Ing. Sistemas y Automática. Lunes y Martes de 9.00 a SEGUNDO CUATRIMESTRE Barreiro Blas, Antonio E.T.S.I.I. Despacho 6 Ing. Sistemas y Automática. Lunes a Viernes de 9.00 a OBJETIVOS Continuar la formación iniciada en regulación automática I, introduciendo al alumno en el campo de control por computador (sistemas en tiempo discreto, efecto del muestreo, análisis, diseño y aspectos de implementación, etc.) así como en el campo de control no lineal (saturaciones, fricción, nolinealidades dinámicas, etc). CONOCIMIENTOS PREVIOS Asignaturas relacionadas con físicas y matemáticas del primer ciclo, y Regulación automática I de 4 curso. PROGRAMA DE TEORÍA - PRIMER CUATRIMESTRE (60h) Profesora: Emma Delgado Romero Tema 1. Introducción al control por computador. (2h) Introducción. El computador como elemento de control. Estructuras de control por computador. Tema 2. Sistemas discretos y transformada Z. (8h) Modelos en tiempo discreto. Ejemplos. Secuencias. Modelos en variables de estado, en diagrama de bloques, ecuaciones en diferencias. La transformada Z. Propiedades. Transformaciones entre modelos. Tema 3. Muestreo y reconstrucción de señales. (6h) Muestreo de señal monoperiódica. Aliasing. Teorema de Shannon. Reconstructor ideal. Mantenedores causales, de orden 0 y 1. Tema 4. Sistemas muestreados en lazo abierto. (4h) Sistemas muestreados. Modelo equivalente con muestreador y mantenedor. Transformada Z modificada y retardos. Muestreo en variables de estado. Página 2 de 2

3 Tema 5. Sistemas muestreados en lazo cerrado. (5h) Muestreo de sistemas en lazo cerrado. Procedimiento de reducción. Muestreo en variables de estado. Ejemplos. Tema 6. Respuesta temporal. Simulación. (7h) Respuesta temporal. Transitorio y permanente. Coeficientes de error. Polos dominantes. Ejemplos de orden 1 y 2. Relación entre planos s y z. Lugares de especificación constante. Nociones sobre simulación. Tema 7. Estabilidad y respuesta frecuencial. (8h) Criterio de Jury. Respuesta frecuencial. Criterio de Nyquist. Márgenes. Plano w. Ejemplos. Tema 8. Diseño de controladores digitales. (8h) Introducción al diseño. Objetivos de diseño. Acciones P,I,D, avance y retardo. Diseño mediante el lugar de las raíces. Diseño mediante técnicas frecuenciales. Ejemplos. Tema 9. Diseño en variables de estado. (6h) Asignación de polos. Controlabilidad y Observabilidad. Observadores. Principio de Separación. Ampliación con integradores. Ejemplos Tema 10. Discretización de reguladores analógicos. (6h) Planteamiento. Métodos basados en aproximaciones numéricas y en aproximaciones de la respuesta temporal. Aliasing, prealabeo. Discusión y comparación. Elección del periodo. Ejemplos. Página 3 de 3

4 PROGRAMA DE TEORÍA - SEGUNDO CUATRIMESTRE (60h) Profesor: Antonio Barreiro Blas Tema 11. Introducción a sistemas no lineales. (12h) Sistemas dinámicos no lineales. Variables de flujo y nivel. Arquetipos de realimentación positiva, negativa y de realimentaciones múltiples. Linealización en torno a punto y a trayectoria. Sensibilidad. Estimación de parámetros. Equilibrios y bifurcaciones. Ejemplos electromecánicos, químicos, térmicos, biológicos. Tema 12. El método del plano de fase y aplicaciones. (12h) Definicion y construccion del plano de fase. Isoclinas. Nodos, focos, sillas. Ciclos límite. Caos. Indices de Poincaré. Aplicaciones: saturación, fricción, relés, etc. Tema 13. El método de la función descriptiva y aplicaciones. (12h) Balance armónico. Integrales de Fourier. Aproximación del primer armónico. Predicción de oscilaciones libres. Criterio de Loeb. Técnicas de vibración o dither. Tema 14. Técnicas de linealización por realimentación. (12h) Ejemplos sencillos, péndulos. Derivada de Lie y producto de Lie. Linealización por realimentación del estado y por realimentación de la salida. Grado relativo. Dinámica de ceros. Ejemplos. Tema 15. Aplicaciones de técnicas de control no lineal. (12h) Manipuladores sencillos y control de par calculado. Modelo hamiltoniano y energía. Funciones de Lyapunov. Estabilidad por Lyapunov. Sistemas electricos: convertidores c/c y motores síncronos y asíncronos. Nociones de control vectorial de motores. Página 4 de 4

5 PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO PRIMER CUATRIMESTRE (15h) Profesora: Emma Delgado Romero Práctica 1. Modelado y Simulación de Sistemas en tiempo discreto. Recursos de Matlab-Simulink para tiempo discreto. Realización de los convertidores AD y DA. Modulación de impulsos. Múltiples periodos de muestreo y offsets. Ejemplos. Práctica 2. Entrada/Salida analógica en tiempo real. Introducción a la Advantech PCLAB-812PG. Introducción a la "Real-Time Toolbox" de Matlab. Programación de temporizadores e históricos. Programación de controladores lineales. RTT desde Simulink. Práctica 3. Reguladores Industriales. Introducción al Siemens-SIPART-DR20. Programación de estructuras y parámetros. Modos manual y automático. Aplicaciones sencillas. Práctica 4. Control digital de motor de corriente continua (I). Muestreo de datos e identificación del modelo de un motor de continua con ayuda de las librerías de identificación y de tiempo real de Matlab. Práctica 5. Control digital de motor de corriente continua (II). Implementación en Matlab, Simulink y la Real-Time Toolbox de un controlador para el motor de corriente continua. Práctica 6. Control con DSP de motores de alterna (I). Introducción al Kit Technsoft MCK240 con TMS 320F240. El motor de imanes permanentes. Control digital de velocidad sobre un modelo linealizado. Prácticas 7. Aplicaciones/Trabajos de laboratorio. Aplicaciones basadas en los componentes de Hardware y Software vistos anterioremente. Control de aparato de bola y plato. Control vectorial de motores síncronos y asíncronos. Control digital con DSPs. PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO SEGUNDO CUATRIMESTRE Profesor: Antonio Barreiro Blas Práctica 8. Modelado y Simulación de Sistemas no lineales. Página 5 de 5

6 Recursos de Matlab-Simulink para sistemas generales. Comparación de diferentes algoritmos de simulación. Linealización. Lazos algebraicos. Paso por cero. Múltiples escalas de tiempo. Práctica 9. Variadores Industriales. Introducción al Siemens MICROMASTER Vector-Sensorless. Programación. Parámetros principales. Experiencias sencillas con el maletín de programación. Práctica 10. Control con DSP de motores de alterna (II). Control vectorial del motor de imanes permanentes, coordenas (a,b) y (d,q). Reguladores PI de velocidad y de corriente. Experiencias sencillas. Práctica 11. Visión en el lazo: Sistema de bola y plato. Introducción al CE151 (Aparato de Bola y Plato). Subsistema de visión. Captura de imágenes, binarización y localización de la bola. Subsistema de actuación. Motores paso a paso. Limitación de velocidad. Experiencias sencillas. Prácticas 12,13,14. Aplicaciones/Trabajos de laboratorio. Aplicaciones basadas en los componentes de Hardware y Software vistos anterioremente, p.ej., control de fricción en motor de cc mediante dither. Control de aparato de bola y plato. Control vectorial de motores síncronos y asíncronos. Control digital con DSPs. Simulación de sistemas de control no lineales, etc. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Sistemas de control digital. Análisis y diseño C.L. Phillips, H.T. Nagle. Prentice-Hall, 1995 Control de sistemas discretos. O. Reinoso, J.M.. Sebastián, F. Torres, R. Aracil. Schaum, 2004 Applied nonlinear control Slotine, Li. Prentice Hall, BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Sistemas controlados por computador Astrom y Wittenmark, Paraninfo, 88. Digital control of dynamic systems Franklin y Powell, Addison, Página 6 de 6

7 Sistemas de control por computador Ollero, Marcombo, Dinámica de sistemas Aracil y Gordillo, Alianza BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL Apuntes de sistemas no lineales Barreiro, ETSII, Vigo 1991 Control system design using Matlab Shahian y Hassul, Prentice, 1993 ORGANIZACIÓN DOCENTE: Método docente: Clases de teoría con apoyo de medios audiovisuales: proyector de transparencias (disponible), cañón, PC y conexión a Internet (conveniente). Las prácticas de laboratorio se distribuirán en sesiones de dos horas de duración cada una y se desarrollarán los lunes (Grupo A: de a 18.00, Grupo B: de a 20.00) en el Laboratorio de Regulación Automática (nº 22) de la E.T.S.I.I. Se pide memoria de resultados. Evaluación: Se realizarán 2 exámenes parciales previos al final de Junio. En cada prueba se indicará la puntuación de cada apartado. La nota final promediará el resultado de los exámenes y de las memorias y trabajos de laboratorio. Página 7 de 7