UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Frecuencia semanal: 1 hrs. Horas presenciales: 16 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: Fecha de la última actualización: 15/01/2017 Responsables del diseño: Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks Presentación: En la primera unidad temática se cubren los elementos fundamentales para la simulación de sistemas dinámicos en lazo cerrado en un ambiente computacional. En la segunda se estudian las herramientas computacionales para el análisis y diseño de controladores básicos. Finalmente, en la tercera unidad temática se estudian las herramientas computacionales para el análisis y diseño en el dominio de la frecuencia de sistemas de control.

2 Propósito: 2 Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad que el estudiante desarrolle competencias que contribuyen al perfil del ingeniero en aeronáutica. Además, permite complementar la unidad de aprendizaje teórica de Dinámica Estructural. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Generar modelos en lenguaje matemático que describan el comportamiento de un sistema, fenómeno o proceso, mediante el planteamiento de hipótesis, que le permita validarlos por métodos analíticos o herramientas computacionales.

3 Representación gráfica 3 Competencias de la Unidad de Aprendizaje Instrumentales Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social.

4 Unidad temática 1: Simulación de sistemas dinámicos retroalimentados en Matlab Competencias particulares: Utiliza el software Matlab para simular y analizar sistemas dinámicos retroalimentados en Matlab. 4 Elementos de Competencia *Emplear el software Matlab para para simular y analizar sistemas dinámicos retroalimentados. Evidencias de aprendizaje *Solución de prácticas de simulación de sistemas dinámicos retroalimentados en Matlab. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Estudiar dentro y fuera del aula los elementos básicos del software Matlab para la simulación de sistemas dinámicos retroalimentados mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería y matemáticas. *Sistemas LTI en Matlab. *Obtención de polos y ceros. *Respuesta transitoria en Matlab. *Algebra de bloques con Simulink. * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

5 Unidad temática 2: Sistemas de control básicos Competencias particulares: Utiliza el software Matlab para analizar, diseñar y simular sistemas de control básicos. 5 Elementos de Competencia *Analizar, diseñar y simular sistemas de control básicos mediante Matlab. Evidencias de aprendizaje *Solución de prácticas de análisis, diseño y evaluación de sistemas de control básicos mediante Matlab. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Estudiar dentro y fuera del aula los elementos del software Matlab para analizar, diseñar y simular sistemas de control básicos mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería. *Diseño de PIDs utilizando Matlab. *Diseño de controladores mediante asignación de polos. *Diseño de prefiltros. *Evaluación de sistemas de control básicos mediante simulación en Matlab. * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

6 Unidad temática 3: Análisis y diseño de controladores en el dominio de la frecuencia mediante Matlab Competencias particulares: Utiliza las herramientas de análisis en el dominio de la frecuencia de Matlab para analizar y diseñar sistemas de control. 6 Elementos de Competencia *Analizar y diseñar sistemas de control para sistemas lineales en el dominio de la frecuencia utilizando Matlab. Evidencias de aprendizaje *Solución de prácticas de análisis y diseño de controladores en el dominio de la frecuencia utilizando Matlab. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Estudiar dentro y fuera del aula los elementos del software Matlab para analizar y diseñar sistemas de control en el dominio de la frecuencia mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería. * Cálculo e interpretación de la respuesta en frecuencia de sistemas de control con Matlab. * Cálculo e interpretación de márgenes de robustez clásicos con Matlab. *Diseño de compensadores en el dominio de la frecuencia con Matlab. * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

7 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) 7 Evidencia Ponderación Prácticas de Introducción Sistemas Dinámicos retroalimentados 25% Prácticas de Diseño de sistemas de control básicos 25% Practica de Diseño de sistemas de control en el dominio de la frecuencia 25% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 25% Al finalizar la unidad de aprendizaje el alumno entregará en equipos que designe el profesor un proyecto, el cual constará de los siguientes elementos, todos ellos desarrollados en Matlab: Modelado de la dinámica longitudinal de alguna aeronave conocida Evaluación de las características de dinámica de vuelo de la aeronave ( Handling Qualities ) según la Categoría de misión y el Nivel de manejo. Diseño de un sistema de control para la dinámica longitudinal para que cumpla con una Categoría de misión y Nivel de manejo superior a la que cumple la aeronave en lazo abierto (a determinar por el profesor). Validación del diseño en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: DYNAMIC MODELING AND CONTROL OF ENGINEERING SYSTEMS Autor: Bohdan T. Kulakowski Editorial: Cambridge University Press Libro: DYNAMIC SYSTEMS: MODELING AND ANALYSIS

8 Autor: Hung V. Vu Editorial: Mc-Graw-Hill 8 Libro: DINAMICA DE SISTEMAS Y CONTROL Autor: Eronini-Umez-Eronini Editorial: Thomson Learning o Tema: Base de datos del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Liga: ieeexplore.org Fecha última revisión: 1/5/2017 Revista: Journal of Guidance, Control, and Dynamics Año: 2007 # de revista: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics Mes: Enero Nombre del artículo: Review of Flight Dynamics Autor: John Valasek Perfil del docente: Grado mínimo de Maestría con especialidad en: Aeronáutica, mecánica, electrónica o control. Ficha bibliográfica del profesor: El Dr. Amézquita actualmente labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Electrónica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El Dr. Amézquita cuenta con el título de Doctorado Ciencias de la Ingeniería con una especialización en Sistemas Autónomos otorgado el 2010 por el Tecnológico de Monterrey. También tiene los grados de Maestro en Ciencias de la Ingeniería con

9 especialización en Automatización y Control y de Ingeniería en Sistemas Electrónicos otorgados por la misma institución. La actividad principal del Dr. Amézquita es la investigación y la docencia en las áreas de dinámica de vuelo y sistemas dinámicos. 9 JEFATURA DE ACADEMIA Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dr. Luis Arturo Reyes Osorio COORDINACIÓN GENERAL ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Ulises Matías García Pérez SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero

10 10 CONTROL DE CAMBIOS Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha