DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA SISTEMAS DE CONTROL

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1 1 Actualización al 19 de Marzo de 2007 Indice FACULTAD DE INGENIERIA ( U.B.A. )xxx DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA SISTEMAS DE CONTROL Página del LAC (Laboratorio de Automatización y Control de Mecánica). 1 Objetivos de la Asignatura 2 Programa Analítico 3 Ejes Temáticos 4 Bibliografía 5 Docentes Horarios y Aulas 6 s 7 Calendario 8 Trabajos Prácticos 9 Evaluaciones 10 Apuntes Ubicación de la materia dentro de la Carrera y Créditos. NOVENO CUATRIMESTRE CÓDIGO MATERIA CRÉDITOS CORRELATIVAS Estabilidad III B Sistemas de Control Introducción a la Economía y Organización de la Empresa Legislación y Ejercicio Profesional de la Ing. Mecánica créditos Proyectos Nacionales e Ing. Ambiental Optativas 12

2 2 FACULTAD DE INGENIERIA ( U.B.A. )xxx OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Volver al Indice Sistemas lineales de control. 1 Los alumnos podrán elaborar modelos de sistemas físicos a controlar 2.-Los alumnos podrán analizar y especificar los parámetros de la respuesta transitoria de los Sistemas de Control. 3.-Los alumnos podrán diseñar los sistemas teniendo en cuenta los errores estacionarios y dinámicos. 4.- Los alumnos podrán analizar la estabilidad de los sistemas y elegir la ganancia de manera que el mismo no se inestabilice. 5.- Los alumnos podrán elegir los algoritmos básicos de control y configurarlos para controlar un dado sistema. 6.- Los alumnos podrán analizar los márgenes de estabilidad de los sistemas de control. 7.- Los alumnos podrán dimensionar válvulas de control de caudal. 8.- Los alumnos podrán realizar programas de Controladores Lógicos Programables e introducirlos en los PLC disponibles en el laboratorio de la materia. 9.- Los alumnos podrán realizar programas sencillos de representación de sistemas mediante Variables de estado, en el dominio del tiempo. 10.-Los alumnos realizaran un proyecto en grupos de 3 a 5 usando las técnicas mencionadas en los objetivos previos.

3 PROGRAMA ANALÍTICO FACULTAD DE INGENIERIA ( U.B.A. )xxx d1.-unidad 1 : Introducción. Transformada de Laplace. Diagramas en bloque. Función de transferencia. Respuesta en régimen transitorio y en régimen estacionario. Concepto de realimentación. UNIDAD 2 : Servomecanismos y control de procesos, sus diferencias. Características elementales de sistemas. Linealización. Respuesta impulso, escalón, rampa, entrada parabólica. Constante de tiempo, su significado. Errores estacionarios. Criterios de error. Tipos de sistemas. UNIDAD 3 : Acciones Básicas de Control. Control todo o nada. Acción proporcional, ganancia y banda proporcional,. Acción integral, tiempo integral y reset. Acción derivativa, tiempo derivativo, su significado y ajuste. Métodos de Ajuste de Ziegler y Nichols. Realizaciones neumáticas, hidráulicas y eléctricas. UNIDAD 4 : Estabilidad. Criterio de Routh. Lugar de Raíces. Análisis en el dominio de las frecuencias. Diagramas de Bode. Diagramas polares, su construcción y su uso. Criterio de estabilidad de Nyquist. Margen de fase y de ganancia. UNIDAD 5 : Elementos finales de control. Válvulas automáticas - CV. Características lineales y de igual porcentaje. Posicionador, ventajas y usos. Otros tipos de elementos finales de control. Características instaladas de las Válvulas. UNIDAD 6 : Síntesis de sistemas lineales de control. Métodos de síntesis: prueba y error, analítica y optima. Compensación en cascada. Compensación con integración ideal y compensaciones pasivas de atraso. Compensación con derivación ideal y compensadores pasivos de adelanto. Compensadores combinados. UNIDAD 7 :. Sistemas de aire acondicionado. Máquinas herramientas - Control numérico. Control de velocidad y de posición. Reconocimiento de Lazos en Planos de Instrumentación, normativa al respecto. UNIDAD 8 : PLC. Introducción. Aplicaciones. Elementos constituyentes. Funciones de programación, lenguaje Escalera. Programación por medio de PC. Placa de adquisición de datos, manejo de señales digitales y analógicas de entrada y salida a través de PC. Ejemplos y aplicaciones 2

4 Líneas o Ejes Temáticos a) Sistemas físicos, sus transferencias. Servomecanismos más usuales. Respuesta Transitoria de Sistemas. b) Acciones básicas de control. c) Errores de los Sistemas. d) Estabilidad de los sistemas. Criterio de Routh. Lugar de raíces, concepto y ejemplos sencillos. Uso del software para representar lugares de raíces. e) Métodos de Respuesta en frecuencia. Diagramas de Bode y Nyquist, análisis de estabilidad. Margen de fase, margen de ganancia. Compensación. f) Válvulas de control. Selección y dimensionamiento. g) Controladores Lógicos Programables (PLC). Principios. Arquitectura. Programación elemental h) Elementos de representación, normas. i) Variables de estado. Introducción a la solución numérica de sistemas. K)Capacidad de las Válvulas de Control de Caudal 3

5 BIBLIOGRAFÍA 1 INGENIERÍA DE CONTROL (2da Edición) W. BOLTON ALFA OMEGA GRUPO EDITOR ISBN SISTEMAS DE CONTROL PARA LA INGENIERIA NORMAN S. SISE COMPAÑÍA EDITORA CONTINENTAL ISBN INGENIERIA DE CONTROL MODERNA (3ra Edición) K. OGATA PRENTICE HALL ISBN DINAMICA DE SISTEMAS K. OGATA PRENTICE HALL ISBN 5.-FEEDBAK AND CONTROL SYSTEMS DISTEFANO III, STUBBERUD, WILLIAMS SCHAUMS OULINE SERIES. MAC GRAW HILL SH SH CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES CRITERIOS DE IMPLANTACION ANTONIO CREUS SOLÉ ALFAOMEGA MARCOMBO ISBN SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO BENJAMÍN C. KUO PRENTICE HALL ISBN STATE FUNCTIONS AND LINEAR CONTROL SYSTEMS. JAMES L. MELGA & DONALD G. SCHULTZ. MC. GRAW HILL MODERN CONTROL SYSTEMS. RICHARD C. DORF ADDISON WESLEY 5 TH EDITION LINEAR CONTROL SYSTEMS. ANALYSIS AND DESIGN. J.J. D AZZO & C.H. HOUPIS MC GRAW HILL 3 RD EDITION 1988 CASTELLANO EDICION DE PARANINFO HANDBOOK OF INSTRUMENTATION AND CONTROLS. H.P.KALLEN MC. GRAW HILL 12.- DINÁMICA DE SISTEMAS. K. OGATA SIYSTEM DYNAMICS. PRENTICE HALL CONTROL DE SISTEMAS DINÁMICOS CON RETROALIMENTACIÓN, G.F. FRANKLIN., J.D. POWELL Y ABBAS EMAMI-NAENINI ADDISON WESLEY MEASUREMENT SYSTEMS. ERNEST DOEBELIN MC. GRAW HILL 15.-CONTROL SYSTEMS USING MATLAB. BAHRAM SHAHIAN & MICHAEL HASSUL. PRENTICE HALL ISBN X 4

6 16.- SYSTEMAS DE CONTROL EN TIEMPO DISCRETO. K OGATA PRENTICE HALL ISBN DIGITAL CONTROL OF DYNAMICS SYSTEMS. G.F. FRANKLIN, J.D. POWELL. M.L. WORKMAN 2 ND EDITION ISBN INSTRUMENTACION INDUSTRIAL. ANTONIO CREUS MARCOMBO BOIXAEU EDITORES 5 ta EDICION ISBN SENSORES Y ACONDICIONADORES DE SEÑAL. RAMÓN PALLÁS ARENY. MARCOMBO BOIXAEU EDITORES 2 da EDICION ISBN INDUSTRIAL CONTROL APPLICATIONS MOTOROLA DL412/D REV MECATRONICA SISTEMAS DE CONTROL ELECTRÓNICO EN INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA W. BOLTON ALFA OMEGA GRUPO EDITOR ISBN

7 FACULTAD DE INGENIERIA ( U.B.A. )xxx TURNOS HORARIOS Y DOCENTES Punto de Contacto Laboratorio de 6722 (subsuelo Bar) Departamento Mecánica o aulas S46 / S 48 PROFESOR RESPONSABLE PROF. ADJ. REGULAR EDUARDO NÉSTOR ÁLVAREZ ealvare@fi.uba.ar ealvarez@citefa.gov.ar Teóricas.Miércoles Practicas de Laboratorio, Consultas del TP, JTP ING. HORACIO J. BARROSO MARTES Y MIÉRCOLES hbarroso@fi.uba.ar ATP. ING SERGIO LONGO MARTES Y MIÉRCOLES slongo@fi.uba.ar ATP ING. PEDRO VERGARA MARTES Y MIÉRCOLES pabergara@hotmail.com Colabora el Ing. Leandro Cymberknop 6

8 CALENDARIO 24/02/07 Límite firma TP cuatrimestre SEM Nº SEMANA TEMAS TEÓRÍA TEMAS TRABAJOS PRÁCTICOS PROBLEMAS LABORATORIO FECHA ENTRE GA TP BIBLIOGRAFÍA BÁSICA 26/02/07 al 03/03/ /03/07 al 17/03/ /03/07 al 24/03/ /03/07 al 31/04/ /04/07 al 07/04/ /04/07 al 14/04/ /04/07 al 21/04/ /05/07 al 28/05/ /05/07 al 05/05/ /05/07 al 12/05/ /05/07 al 19/05/ /05/07 al 26/05/ /05/07 al 02/06/ /06/07 al 09/06/ /06/07 al 16/06/ /06/07 al 23/06/ /06/07 al 30/06/07 Definición de Transferencia.Diag. de Bloques Modelo de nivel de Líquido, y neumáticos, Modelos, neumáticos, Térmicos. Modelo del Servomotor de Cte. Continua Modelo del Servomotor de Corriente Continua Análisis de La respuesta Transitoria Ultima semana evaluaciones de Febrero Marzo 2007 Errores.Criterio de Routh PLC arquitectura y programación. lazo de Laboratorio Conformación de Grupos Elección de temas de T. P. Presentación de Propuestas Análisis de evolución Tp Válvulas de ControL Análisis de evolución Tp Parcial Parcial 16/05 Euler y Runge Kutta Diag. Root Locus Lazo de Control Diag. Root Locus Lazo de Control Diagrama de Bode Análisis de evolución Tp Diagrama de Bode Compensación Diagrama de Nyquist Compensación Evaluacion Integradora 2da Oportunidad Parcial Análisis de evolución Tp Recuperación Análisis de evolución Tp Firma de TP 7

9 Calendario de evaluaciones. a) EVALUACIÓN PARCIAL: La evaluación parcial podrá rendirse en 3 oportunidades. Dos oportunidades se ubicarán dentro del período de clases y una instancia en la primera semana del período de Evaluaciones Integradoras. Código 1RA 2DA 3RA Miércoles 16/05/07 Miércoles 04/07/07 Miércoles 25/07/07 b) EVALUACIONES INTEGRADORAS: (Después de las19 horas). Evaluación Integradora: se fijarán 5 fechas en los períodos habilitados. El estudiante solo podrá utilizar 3 fechas en las 15 fechas que dispone incluyendo este período y las dos siguientes. Código Período 1 fecha 2 fecha 3 fecha 4 fecha 5 fecha Jul Mi. 18/07/07 Mi. 25/07/07 Mi. 01/08/07 Mi. 08/08/07 Mi. 15/08/ Dic Mi. 05/12/07 Mi. 12/12/07 Mi. 19/12/07 no no Mar Mi. 20/02/08 Mi. 27/02/08 Mi. 05/03/08 no no Las Fechas de Julio Agosto 2008 se darán con la programación del 1er Cuatrimestre del

10 METODO DE ENSEÑANZA Teórico práctico Se desarrollaran trabajos de proyecto en grupos Se explicarán los temas teóricos en clase. Se realizará visita a la exposición y jornadas de la especialidad. El Calendario tiene por objetivo comunicar a los estudiantes el esquema de desarrollo de la materia según las fechas establecidas por las resoluciones del Consejo Directivo respectivas, así como la realización de análisis periódicos sobre la estructuración del curso. TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO: Ver pagina del LAC 1. Lazo de control de presión de un tanque con aire comprimido. Se alimenta un tanque y mediante instrumentación neumática se controla su presión mediante una válvula de Control a pesar de variar dentro de ciertos límites el escape del mismo. 2. Ejecución de programa sencillo de PLC que mueve un banco neumático. 3. de cada Tema. 4. Dimensionamiento de Válvula de Control para una instalación de movimiento de caudal de líquido indicado por el docente a cargo. CONSULTA Martes 1800 hs y Miércoles antes y después de clase teórica. CLASES ESPECIALES Según Requerimientos Pedagógicos de Cada cuatrimestre Jornadas e AADECA según la programación de esa entidad. Visitas 9