Asignaturas antecedentes y subsecuentes

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1 PROGRAMA DE ESTUDIOS Sistemas de Control Digital Área a la que pertenece: Área de Formación Integral Profesional Horas teóricas: 3 Horas prácticas: 2 Créditos: 8 Clave: F0187 Asignaturas antecedentes y subsecuentes PRESENTACIÓN La computación esta relacionada con el conocimiento y control de los materiales y fuerza de la naturaleza para el beneficio de la humanidad. El profesionista en sistema de control esta interesado en el conocimiento y control de una parte del medio ambiente, primeramente conocido como sistema, a fin de proporcionar un producto económico y útil para la sociedad. Los objetivos del conocimiento y de control son complementarios ya que, para poder controlar más efectivamente, el sistema bajo control debe ser conocido y modelado. A demás los diseñadores de sistema de control debe considerar frecuentemente sistemas pocos conocidos tales como procesos químicos. El desafió presente para los diseñadores de sistema de control es el modelado y control de sistemas interrelacionado modernos y complejos como los de control de trafico, y los de regulación económica. sin embargo, simultáneamente el diseñador tiene la oportunidad de controlar mucho interesante sistemas de automatización industrial. Los diseños de control se basan en los fundamentos de la teoría de la retroalimentación y el análisis de los sistemas lineales, e integrados conceptos de las teorías de redes y comunicación. Por tanto los sistemas de control no esta limitado a ninguna disciplina de la ingeniería si no que es igualmente aplicable a la aeronáutica, química, mecánica, medio ambiente, ingeniería civil, eléctrica. A demás de aumentar el conocimiento de la dinámica de los sistemas comerciales, sociales y políticos, también se incrementara para controlar estos sistemas OBJETIVO GENERAL Se pretende que el alumno desarrolle competencias asociadas con: a) el análisis de modelos de sistemas; b) distinga las aplicaciones de las diferentes clases de variables físicas; c) critique los supuestos que sostienen las teorías del conocimiento; d) infiera las bases cognitivas de la ciencia en la cual se esté formando. El alumno será capaz mediante la técnica de interconexión de sistemas por bloques de diseñar e integrar sistemas complejos que involucren electrónica, computadores, sistemas eléctricos, sistemas mecánicos, etc. en un solo sistema que asegure la estabilidad de este. F0187_Sistemas de Control Digital 1 / 7

2 CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CONTROL Conocer el concepto de teoría de control y su campo de trabajo en la industria Historias del control automático 1.2. Ejemplos de sistemas modernos de control 1.3. Transformada de Laplace Inducción a la actividad de abstraer un sistema de control. Aplicación de la Transformada de Laplace a los sistemas mecánicos y eléctricos. 2 MODELOS MATEMÁTICOS DE LOS SISTEMAS Que el alumno sea capaz de modelar un sistema de control automático a través de modelos matemáticos Ecuaciones diferenciales de los sistemas físicos 2.2. Aproximaciones lineales de los sistemas físicos 2.3. Función de transferencia de los sistemas lineales 2.4. Modelos de diagramas de bloque y gráficos de flujo de señal 2.5. Simulación de sistemas de control con Matlab. 1.-Desarrollo de la capacidad de abstracción de un modelo. 2.- desarrollo de habilidades heurísticas en modelación de sistemas. 3.- Desarrollo del pensamiento crítico en la modelación Simulación de sistemas por software. 3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL CON RETROALIMENTACIÓN El alumno sea capaz de caracterizar los parámetros básicos de un sistema de control y analizar las respuestas de estos sistemas. F0187_Sistemas de Control Digital 2 / 7

3 3.1. Sistemas de control de lazo cerrado y lazo abierto 3.2. Sensibilidad de los sistemas de control a las variaciones de los parámetros 3.3. Análisis de la respuestas transitoria de los sistemas de control con Matlab Error en el estado estacionario Desarrollar las capacidades de abstraer un sistema de control de lazo cerrado y abierto. Desarrollar las habilidades heurísticas para determinar la sensibilidad de un sistema. Desarrollo del pensamiento crítico para evaluar el concepto de sensibilidad en los sistemas de control. 4 SENSORES Y ACTUADORES Esta unidad permite que el estudiante se interrogue sobre qué es y cómo opera un sistema empleando diferentes técnicas de medición y adquisición de variables? Al concluir la unidad, el estudiante será capaz de: 1. distinguir los tipos de sensores con relación a su comportamiento dinámico; 2. comprender los alcances de lo aprendido y 3. Aplicarla a la reflexión sobre la integración de procesos o plantas reales de diferente naturaleza Introducción 4.2. Sensores de posición y Movimiento Sensores de fuerza y par Sensores de flujo Sensores de Temperatura Rangos de operación de los sensores Actuadores y sus rangos de operación Desarrollar la capacidad de abstracción en el diseño. Desarrollo de habilidades heurísticas de acoplamiento. Desarrollo del pensamiento crítico de toma de decisiones. Desarrollo del pensamiento práctico (asociado a plantas reales). 5 ESTABILIDAD DE LOS SISTEMAS LINEALES CON RETROALIMENTACIÓN Que el alumno tenga la capacidad para determinar la estabilidad de un sistema y los criterios para su evaluación. F0187_Sistemas de Control Digital 3 / 7

4 5.1. Concepto de estabilidad 5.2. Criterios de estabilidad 5.3. Estabilidad relativa de los sistemas de control con retroalimentación 5.4. Criterios de Nyquist 5.5. Respuestas de frecuencia de lazo cerrado. Desarrollar las capacidades de abstraer la estabilidad de un sistema de control. Desarrollar las habilidades heurísticas para determinar la estabilidad de un sistema. Desarrollo del pensamiento crítico para decidir la mejor acción de estabilidad. 6 VARIABLES DE ESTADO Que el alumno conozca y sea capaz de aplicar las técnicas de Variable de Estado a un sistema Variables de Estado de un Sistema Dinámico 6.2. Modelos de gráficas de flujo de señales de estado 6.3. Estabilidad de los sistemas en el dominio del tiempo 6.4. Respuesta en el tiempo Integración de la abstracción de las variables de estado con un sistema de control dinámico. Desarrollo del pensamiento crítico en la elaboración de los modelos de gráficas de flujo de los sistemas. Desarrollo del pensamiento crítico para decidir la mejor respuesta en tiempo de un sistema de control. 7 COMPONENTES DE HARDWARE Y SOFTWARE PARA LOS SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL Que el alumno a) sea capaz de desarrollar un sistema mínimo de implementación real 7.1. Elementos de adquisición de datos Procesos de Entrada/Salida y Circuitos acondicionadores de señal Convertidores Digital / Analógicos (D/A) Convertidores Analógico/Digital (A/D) 7.5. Hardware y Software de una tarjeta Desarrollo de la capacidad de abstraer un control de alta integración y confiabilidad. Utilizar las técnicas de acondicionamiento de señales para aplicarlo a los convertidores A/D Desarrollo de habilidades heurísticas para evaluar y seleccionar tarjeta de adquisición de datos óptima. F0187_Sistemas de Control Digital 4 / 7

5 de adquisición de datos Controladores Programables (PLC) 7.7. Inteligencia Artificial en los sistemas de control Diseñar tarjetas de adquisición de datos. Programar controladores programables ( PLC ) Desarrollo de habilidades heurísticas para la integración de sistemas inteligentes. Sugerencias didácticas UNIDAD 1 GENERAL 1.- Indicar a los estudiantes las habilidades que la materia fortalecerá su perfil de egreso. 2.- Diagnostico para determinar el grado de habilidades que posee el estudiante y que son necesarias para el curso. 3.- Diagnostico para determinar las formas de aprendizaje de los estudiantes y que serán tomadas para rediseñar las estrategias de aprendizaje. 4.- El proceso educativo estará basado en : Aprender a aprender, aprender a hacer, aprender a ser. PARTICULARES DEL TEMA. 2.- Lectura de literatura relacionada con los sistemas de control Realización de problemas. 4.- Trabajo en equipo. 5.- Elaboración de mapas conceptuales. UNIDAD Lectura de literatura relacionada con la integración de los sistemas mecánicos, eléctricos con las expresiones matemáticas. 6.- Elaboración de mapas conceptuales UNIDAD Lectura de literatura relacionada con los sistemas de control de lazo cerrado y abierto, así como respuesta transitoria. 6.- Elaboración de mapas conceptuales UNIDAD Lectura de literatura relacionada con los transductores y las variables físicas relacionadas con estos, así como actuadores. F0187_Sistemas de Control Digital 5 / 7

6 UNIDAD Lectura de literatura relacionada con los transductores y las variables físicas relacionadas con estos, así como actuadores. UNIDAD Lectura de literatura relacionada con variables de estado y estabilidad de los sistemas. UNIDAD Lectura de literatura relacionada con Procesos de entrada y salida, Controladores programables e Inteligencia artificial.. Estrategias de evaluación del aprendizaje participación en clases elaboración de mapas conceptuales reportes de lectura (resúmenes) exposición del alumnos (debates ) trabajo grupal examen parcial F0187_Sistemas de Control Digital 6 / 7

7 Bibliografía Básica 1. J. David Gene F. Franklin, Powel/Addison Wesley Control de Sistemas Dinámicos con retroalimentación. 2. Katsuhiko Ogata/Prentice may/2 ed. Sistemas de control en tiempo discreto. 3. Dorf R.C. /Addison Wesley/2 Ed. Sistemas Moderno de Control. 4. Benjamín C. Kuo /Prentice Hall/2 Ed. Sistemas de Control Automático. Bibliografía Complementaria F0187_Sistemas de Control Digital 7 / 7