PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: REGULACIÓN AUTOMÁTICA (CUATRIMESTRAL)

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: REGULACIÓN AUTOMÁTICA (CUATRIMESTRAL) 1. DATOS GENERALES CÓDIGO ASIGNATURA CENTRO E.T.S. de Ingenieros Industriales TITULACIÓN Ingeniería Industrial ESPECIALIDAD Mecánica CURSO Quinto CRÉDITOS TOTALES 9 CRÉDITOS AULA 7.5 CRÉDITOS LABORATORIO 1.5 CRÉDITOS PRÁCTICAS 0 PERÍODO Cuatrimestral PROFESOR José Cesáreo Raimúndez Álvarez CÓDIGO PROFESOR OBJETIVOS El curso se divide en dos capítulos: En el primero se estudian los principios básicos de los sistemas realimentados de control y los métodos de análisis y diseño de los mismos. En el segundo se trata el estudio de los sistemas lógico-secuenciales desde el punto de vista del modelado con Redes de Petri (RdP) y su posterior implantación en un autómata programable Sistemas Continuos de Control. 3. PROGRAMA DE TEORÍA TEMA 1. Introducción al Modelado de Sistemas de Ingeniería. Introducción al BOND GRAPH; Sistemas mecánicos; Sistemas eléctricos; Sistemas hidráulicos; Sistemas térmicos. Interconexión de Sistemas. Representación de estado. TEMA 2. Modelado de sistemas dinámicos lineales. Diagrama de bloques: Función de transferencia; Bucle típico de regulación.-descripción externa.- Modelos de sistemas físicos. Linealización local. TEMA 3. Introducción a los sistemas de control. 1

2 2 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA... Introducción: El problema del control.- Realimentación: Lazo abierto y Lazo cerrado - Diagrama de bloques: Función de transferencia; Bucle típico de regulación.-descripción externa.- Modelos de sistemas físicos: Motores de C.C.; Servosistemas y Servomecanismos TEMA 4. Análisis de sistemas continuos de control. Análisis de respuesta transitoria: Sistemas de primer y segundo orden; Entrada escalón, rampa y parábola.-especificaciones temporales.-método del lugar de las raíces: Construcción, Trazado de Diagramas; Relación con la respuesta temporal.- Análisis de error; Criterios de error.-trazados frecuenciales: Diagramas logarítmicos; Diagramas polares.-estabilidad: Criterio de Nyquist; Estabilidad relativa. TEMA 5. Diseño de sistemas de control (I). Acciones básicas de control.-especificaciones: Temporales; Frecuenciales; Régimen permanente.-redes de adelanto y retraso: Ajuste por lugar de las raíces y por métodos frecuenciales.- Reguladores PID: Sintonía de los parámetros TEMA 6. Diseño de sistemas de control (II). Métodos de sintonía: Lazo cerrado; Lazo abierto.-reguladores industriales. Introducción al Control por Computador Sistemas Lógico-Secuenciales. TEMA 7. Introducción a las RdP. Tratamiento de sistemas secuenciales y concurrentes.-autómata finito: Representación tabular; Tabla de fases; Tabla y grafo de estados.-sistema secuencial asíncrono: Grafo reducido.- Descripción funcional con RdP: Modelado de sistemas concurrentes; configuraciones y propiedades básicas. TEMA 8. Modelado funcional de sistemas concurrentes. RdP autónomas: Conceptos estructurales; Marcado; Ecuación de estado.-rdp interpretadas.-ejemplos de modelado con RdP: Recurso común; Secuencias alternadas; Subprogramas; Sincronización.-RdP ordinarias: Subclases y extensiones.-rdp generalizadas. Simplificación de una RdP: Lugares implícitos; Fusión de lugares; Lugares fuente. TEMA 9. Autómatas programables generales (I).

3 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA... 3 Introducción.-Estructura y funcionamiento: Elementos básicos;ciclo de tratamiento; Tipos de adquisición y emisión.-lenguajes de programación: Esquemas de contactos; Diagramas lógicos; Notación booleana.- Realización programada de una RdP. TEMA 10. Autómatas programables generales (II). Aplicaciones industriales simplificadas.-casos prácticos: Aleatoriedades de programación.-equipos comerciales: Principales características y diferencias.- Selección del autómata. Norma IEC Programa de Prácticas de Laboratorio BLOQUE 1. Prácticas de Control de Sistemas Continuos. PRÁCTICA 1. Introducción al diseño CAD de sistemas lineales. Se pretende introducir al alumno en el manejo de un programa de análisis y diseño de sistemas lineales de control. Por razones operativas y de satisfacción se utiliza el programa MATLAB con la librería Control System Toolbox En la primera práctica se enseña al alumno los comandos básicos del programa y de la librería, orientados en cualquier caso a las siguientes prácticas. Manual de Instrucciones. PRÁCTICA 2. Análisis y simulación de sistemas continuos realimentados. En esta práctica se pretende introducir al alumno al estudio del comportamiento estímulo-respuesta para sistemas lineales. Se comparan además comportamientos estables de plantas realimentadas. Se comparan también comportamientos obtenidos sobre modelos teóricos (función de transferencia) y sobre equipos reales. Para tanto se efectúa una introducción al Simulink con la Toolbox de tiempo real RTLIB. De esta forma el alumno puede actuar y registrar señales de entrada-salida en una planta física de forma fácil y directa. Este procedimiento vale para la mayoría de las plantas físicas disponibles en el laboratorio ya que el período de muestreo que se puede obtener en los equipos de laboratorio es del orden de t 0.02 [s]

4 4 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA... Toolbox RTLIB. Plantas físicas (Motor C.C. con carga, Planta Térmica, Vasos comunicantes.) Tarjeta de adquisición de datos. PRÁCTICA 3. Diseño e implantación de reguladores continuos. Se pretende que el alumno realice un diseño completo de un regulador continuo a partir de las especificaciones deseadas. El proceso de tanteo basado en el lugar de las raíces o en diagramas frecuenciales se agilizará mediante el programa MATLAB. El alumno sintetizará una red de adelanto y/o retraso, para ciertas especificaciones temporales y/o frecuenciales, realizándolo analógicamente en una fase posterior e implementándolo físicamente sobre un proceso a controlar. Toolbox RTLIB. Generador de señales, osciloscopio, fuente de alimentación. Componentes activos y pasivos. Tarjeta de adquisición de datos. PRÁCTICA 4. Reguladores industriales. En esta práctica se pretende que el alumno tenga contacto con equipos y dispositivos industriales. Para ello se utiliza un motor de c.c. (Planta física Feedback) y se busca regular la velocidad en un entorno operativo nominal, para pequeñas variaciones de carga, utilizando para ello un regulador industrial. Toolbox RTLIB. Tarjeta de adquisición de datos. motor c.c. Feedback. PID industrial BLOQUE 2. Prácticas de Autómatas Programables. PRÁCTICA 5. Introducción a los autómatas programables.

5 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA... 5 El objetivo de esta práctica es introducir al alumno en el manejo de un autómata programable industrial. El alumno recibirá el juego de instrucciones y se realizarán programas de mando sencillos (con pocas instrucciones diferentes), como el Circuito de mando de un peaje de autopista. Autómata programable con módulo base y módulo simulador. Manual de instrucciones. Ordenador, módulo de conexión y software auxiliar. PRÁCTICA 6. Control con autómata programable. El alumno programará el control de un proceso lógico constituido por un Sistema de contenedores con válvulas de llenado y vaciado, y sensores de nivel. Las entradas y salidas lógicas se asignarán físicamente en los módulos de entradas y salidas digitales. Autómata programable con módulo base y módulo simulador. Módulos de entrada y salida digital. Manual de instrucciones. Ordenador, módulo de conexión y software auxiliar Sistemas Continuos de Control. 4. BIBLIOGRAFÍA PRINCIPAL José Cesáreo Raimúndez Apuntes de Modelado de Sistemas Dinámicos-(BOND GRAPH) disponible en la web del departamento. José Cesáreo Raimúndez Apuntes de Regulación Automática ETSII de Vigo. Franklin, Powel y Emami Naemi Control de Sistemas Dinámicos con Retroalimentación Addison Wesley Iberoamericana E. Andres Puente Regulación Automática I Universidad Politécnica de Madrid 4.2. Sistemas Lógico-Secuenciales. Manuel Silva Las Redes de Petri: en la Automática y la Informática Editorial AC. 5. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Karnopp & Margolis & Rosemberg System Dynamics - Modeling and Simulation of Mechatronic Systems Editorial John Wiley & Sons.

6 6 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA... Dutton & Thompsom & Barraclough The Art of Control Engineering Editorial Addison Wesley G. W. Brams Las Redes de Petri: Teoría y Práctica (dos tomos) Editorial Masson,sa Thelliez & Toulotte Graphcet el Logique Industrielle Programmée Editorial Eyrolles 6. DOCENCIA Clases de teoría con apoyo de medios audiovisuales: proyector de transparencias. Las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Regulación Automática de la E.T.S.I.I. Se pide memoria de resultados. 7. EVALUACIÓN La evaluación se efectuará a través de un examen escrito. 8. TUTORÍAS E.T.S.I.I. martes, miércoles y jueves de 9:00h a 11:00h