INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. SEMESTRE: Octavo OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará y calculará un Servo-Sistema de uso en la industria sus parámetros, elementos y mandos, con señales analógicas. CONTENIDO SINTÉTICO: I.- Configuraciones de Amplificadores Operacionales. II.- Características de las Máquinas Eléctricas. III.- Cálculo de los elementos que caracterizan el desempeño de Servomotores. IV.- Técnicas de Estabilización. V.- Análisis y cálculo de componentes de un Servo Sistema. VI.- Diseño de un Servo Sistema. METODOLOGÍA: Búsqueda bibliográfica para la, clasificación, ordenamiento y exposición de los temas seleccionados para el curso. Participación de los alumnos en equipos de trabajo, para discusión y obtención de conclusiones. Realización de problemas que facilitaran el cálculo de parámetros y elementos además se efectuarán simulaciones mediante herramientas computacionales por parte de los alumnos, bajo la supervisión del profesor. Relación de la teoría con casos prácticos experimentando con dispositivos físicos que concluirá en un proyecto final. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 60% Exámenes departamentales. BIBLIOGRAFÍA. D'Azzo J., Houpis H. C, Linear Control System Analysis and Design With Matlab. Marcel Dekker; 5th edition, 832 págs, ISBN: Feedback Instrument Limited. Modular Servo Type MS págs. Maas J., Industrial Electronics, Prentice Hall, USA 1995, 962 págs.isbn: Ogata K., Modern Control Engineering. Pearson. USA 2004, Fourth edition, 965 pages. ISBN: Unidades Didácticas. Regulación de Velocidad en Maquinas de C.C.. Primera Edición paginas.

2 ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. OPCIÓN: Control COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. SEMESTRE: Octavo. CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica. (Optativa) MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 5 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HRS/TOTALES: 81.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades Culhuacan y Zacatenco APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de Culhuacan y Zacatenco. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. Ing. Ernesto Mercado Escutia E.S.I.M.E. Culhuacan M. en C. Jesús Reyes García E.S.I.M.E. Zacatenco

3 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 3 DE 11 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En la actualidad la aplicación de sistemas que puedan tener la capacidad de poder posicionar una herramienta para aplicaciones de cirugía o simplemente para el grabado de un dibujo sobre una superficie, así como la necesidad de mantener la velocidad constante en una banda transportadora para el embalaje de piezas de porcelana, lo cual hace evidente la importancia que tiene la aplicación de los Servomecanismos. Es así como esta asignatura contribuye a formar especialistas en el campo del control que entre sus aplicaciones existe una gran variedad de sistemas cuya señal de entrada sea de tipo eléctrico y la señal de salida sea de tipo mecánica de velocidad, posición, velocidad angular, etc. Tal multiplicidad de necesidades hace necesario que estudiantes de ingeniería calculen, diseñen, adapten, modifiquen, instalen, y den mantenimiento apropiado a todo componente y/o dispositivo integrante de un Servo Sistema Esta asignatura tiene como antecedentes: Fundamentos de Máquinas Eléctricas, Señales y Sistemas de Control Clásico además de conocimientos básicos de Circuitos lógicos y Circuitos Eléctricos. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará y calculará un Servo-Sistema de uso en la industria sus parámetros, elementos y mandos, con señales analógicas.

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5 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 4 DE 11 UNIDAD I NOMBRE: Configuraciones de Amplificadores Operacionales. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios y leyes que rigen el comportamiento de los amplificadores operacionales, para hacer arreglos de controladores de Servo sistemas basándose en las distintas configuraciones. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción a los amplificadores operacionales. Propiedades de amplificador operacional real e ideal. 3B, 4B Determinación de la linealidad del amplificador operacional. Concepto de ganancia en lazo abierto y en lazo cerrado. Configuraciones del amplificador operacional. Amplificador inversor. Amplificador sumador. Amplificador de ganancia variable. Amplificador diferenciador. Amplificador integrador. Control proporcional más integral. Control proporcional más derivativo. Configuraciones especiales. Subtotal de Horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Exámenes departamentales, unidades I y II

6 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 5 DE 11 UNIDAD II NOMBRE: Características de Máquinas Eléctricas. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará las principales características de las Máquinas Eléctricas y analizará estos elementos electromecánicos mediante los modelos matemáticos que los rigen. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Motor de Inducción, configuraciones y esquemas de Control. 1C, 2B, 3B, 4B. 2.2 Motor de conmutación, configuraciones y esquemas de control. 2.3 Generador de conmutación y sus configuraciones. 2.4 Características, modelo matemático, análisis y aplicaciones de la máquina síncrona Como motor. Como generador. Subtotal de Horas 1 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos de máquinas eléctricas, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Exámenes departamentales, unidades I y II.

7 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 6 DE 11 UNIDAD III NOMBRE: Cálculo de los elementos que caracterizan el desempeño de los servomotores. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará y probará las consideraciones técnicas de los servomotores para un mejor desempeño. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Introducción a servomotores B, 4B, 5C Clasificación de servomotores. Posición. Velocidad. Aceleración Coeficientes de error en servomecanismos Análisis de la respuesta en frecuencia de lazo cerrado de los servomecanismos Relación entre frecuencia y respuesta transitoria de los servomecanismos. Subtotal de Horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía, simulación de circuitos que modelan el comportamiento de los servomotores en paquetes de cómputo, bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Exámenes departamentales, unidades III, IV y V.

8 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 7 DE 11 UNIDAD IV NOMBRE: Técnicas de Estabilización. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará y seleccionará las diferentes redes de estabilización de fase aplicadas a los servomecanismos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción. Estabilización de un Servomecanismos. Retroalimentación por Tacómetro. Redes de adelanto de fase. Redes de atraso de fase. Redes de atraso-adelanto de fase. 3B, 4B, 5C. Subtotal de Horas 16.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de las redes de estabilización para los servomecanismos, además de realizar ejercicios y exposición de los temas seleccionados de forma grupal y/o individual bajo la supervisión del profesor, realizando de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Exámenes departamentales, unidades III, IV y V.

9 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 8 DE 11 UNIDAD V NOMBRE: Análisis y cálculo de componentes de un servo-sistema. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará los diferentes componentes que constituyen un servo-sistema. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Introducción El Servomotor de dos fases. 3B, 4B. 5.3 Características no-lineales de un servomotor Servomotores de cd. Aplicando potenciómetros. Aplicando tacómetros. Aplicando síncronos Componentes diversos de los servomotores. Subtotal de Horas 18.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, el alumno empleará dicha información para la selección y realización de un proyecto justificando la selección del servomotor empleado en la integración de un sistema autónomo. Exposición de los temas seleccionados de forma grupal y/o individual bajo la supervisión del profesor, realizando de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Exámenes departamentales, unidades III, IV y v.

10 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 9 DE 11 UNIDAD VI NOMBRE: Diseño de un Servo-Sistema. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará un servo-sistema aplicado a un proceso industrial de posición, velocidad ó acelaración, como proyecto final. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción. Diseño preliminar. Mejora de diseño. Proyecto de aplicación B, 4B. Subtotal de Horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, que ayude a la realización de los diseños propuestos. Asesoría en el avance de proyecto mediante la realización de prácticas y exposiciones. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% presentación y justificación de los cálculos de un servo sistema y su aplicación. 30% Reporte de mediciones y pruebas del sistema propuesto. 10% Pruebas de funcionamiento del sistema diseñado.

11 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 10 DE 11 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Compensación del amplificador operacional (offset): I 2 El amplificador operacional como amplificador inversor y amplificador sumador. I Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Control. 3 Amplificador operacional como diferenciador y como integrador. I 4 5 Aplicación del amplificador operacional en un sistema de control de acción proporcional. Aplicación del amplificador operacional en un sistema de control de acción integrativo. I I 6 Obtención de las características de par-velocidad del servomecanismo de ca. II 7 Obtención de las características de par-velocidad del servomecanismo de cd. II 8 Respuesta transitoria de servomecanismo de cd. III 9 Control de posición del servomecanismo de cd. III 10 Control de velocidad del servomecanismo de cd. III 11 Caracterización de un sistema síncrono con técnicas de fase. IV 12 Cálculo de un Diseño de un sistema de servomecanismo, empleando el principio de retroalimentación por tacómetro. V Cálculo de un sistema de servomecanismo, empleando el servo-sistema de Retroalimentación por potenciómetro. Proyecto de Aplicación. V VI 7.5 Total de Horas 27

12 ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. CLAVE: HOJA: 11 DE 11 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I y II 60% Primer examen departamental, unidades I y II. 2 III, IV Y V 60% Segundo examen departamental, unidades III, IV y V. 3 VI 60% presentación y unificación de los cálculos de un sistema servo y su aplicación. 30% Reporte de condiciones y pruebas del sistema propuesto. 10% Pruebas de funcionamiento del sistema diferencial. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X D'Azzo J., Houpis H. C, Linear Control System Analysis and Design With Matlab. Marcel Dekker; 5th edition, 832 págs, ISBN: X Feedback Instrument Limited. Modular Servo Type MS págs. 3 X Maas J., Industrial Electronics, Prentice Hall, USA 1995, 962 págs.isbn: X Ogata K. Modern Control Engineering. Pearson. USA 2004, Fourth edition, 965 págs. ISBN: X Unidades Didácticas. Regulación de Velocidad en Máquinas de C.C.. Primera Edición págs.

13 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. SEMESTRE Octavo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Control ASIGNATURA: Control Analógico: Servomecanismos. ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica, Ingeniería en Control y Automatización, Ingeniería Eléctrica o Ingeniero Mecánico Electricista. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno diseñará y calculará un Servo-Sistema de uso en la industria sus parámetros, elementos y mandos, con señales analógicas. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Diseño de acopladores, compensadores con amplificadores operacionales. Control lineal. Análisis dinámico deservosistemas. Calculo de sistemas mecánicos rotacionales. EXPERIENCIA PROFESIONAL En la selección, aplicación, operación y diseño de sistemas de control lineales aplicados a sistemas de servomecanismos aplicados a los sistemas industriales de manufactura y transformación. HABILIDADES Manejo de grupos, equipo de laboratorio de hardware y software. Establecimiento de ambientes favorables al aprendizaje, para la solución de problemas. Análisis y síntesis. Motivar al estudio. Razonamiento e investigación, uso de material didáctico, capacidad de liderazgo ante el grupo. ACTITUDES Ejercicio de la crítica fundamentada, respeto, tolerancia, compromiso con la docencia, ética, responsabilidad científica, colaboración superación docente y profesional. Motivar los valores humanos e institucionales. Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Raúl De la Torre y García. Ing. Ruben Juárez Barrientos M en C Jesús Reyes García M en C Eduardo Lázaro Castillo Ing. Guillermo Santillán Guevara Ing, Ernesto Mercado Escutia. Presidentes de Academia Control Subdirectores Académicos Directores FECHA: 2006