INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Computación ASIGNATUR: Teoría de Control Digital SEMESTRE: Séptimo OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrónicos y software computacional. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Sistemas de Control Digital II. Manejo de Datos III. Funciones de Transferencia IV. Transformada Z V. Controladores Digitales VI. Método del Lugar Geométrico de las Raíces METODOLOGÍA: Exposición oral por parte del profesor y de los alumnos con ayuda de acetatos y diapositivas. Realización de ejercicios y aplicaciones por parte de los alumnos. Realización de prácticas de laboratorio con ayuda de software específico. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales, cada uno con un valor del 60%, realización de prácticas en el laboratorio con un valor del 30%, tareas y participaciones en clase 10% de la calificación. BIBLIOGRAFÍA: 1.- Katsuhiko, Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto 2ª.Edición, Prentice Hall, Méx. 1996, 743 pp. 2.- Benjamín, C.Kuo. Sistemas de control digital, CECSA, Méx. 2000, 751 pp. 3.- M.J., Roberts. Señales y sistemas, Mc. Graw Hill, México 2004, 873 pp. 4.- Eronini-umez-Eronini, Dinámica de sistemas y control, 1ª edición, Thomson Editores SA de CV Méx. DF 2001, 993 pp.

2 ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación OPCIÓN: Curricular COORDINACIÓN: Academia de Comunicaciones y Electrónica DEPARTAMENTO: Ingeniería en Computación ASIGNATURA: Teoría de Control Digital SEMESTRE: Séptimo CLAVE: CLA038 CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórica-Practica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Comunicaciones y Electrónica de ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdirección Académica de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de ESIME Culhuacan. Ing. Ernesto Mercado Escutia AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

3 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 2 DE 10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La teoría del control ha ido evolucionando desde los primeros controladores de vapor hasta los controladores clásicos (por el lugar geométrico de las raíces o por ubicación de polos). Por lo mismo el control digital moderno se maneja con diferentes entradas y diferentes salidas, con lo cual se pueden controlar diferentes procesos al mismo tiempo empleando los mismos recursos alcanzando el desempeño óptimo. Recientemente el uso de la computadora ha hecho posible el movimiento inteligente en robots industriales así como otros sistemas. Esta tendencia se debe principalmente al bajo costo y a la ventaja de trabajar con señales digitales. Para mantenerse en la vanguardia de la tecnología actual, el Ingeniero en Computación debe conocer, analizar e implementar los procesos de sistemas de control digital en su ámbito laboral. Esta asignatura tiene como antecedente la asignatura de Teoría de Control Analógica y Análisis de Señales Analógicas de sexto y quinto semestre respectivamente y es antecedente de la asignatura de Inteligencia Artificial de octavo semestre. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrónicos y software computacional.

4 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 3 DE 10 UNIDAD I NOMBRE: Sistemas de Control Digital OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará los fundamentos de los sistemas de control digital, empleando equipos y componentes modernos para el aprendizaje práctico. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción Sistema de control digital Lazos de control Ejemplos y aplicaciones prácticos Programación básica Muestreo Retención Lectura y escritura de datos por el puerto paralelo de una PC. Simulaciones de sistemas de control a través de un software especializado. 1B, 2B,3C,4C Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información por parte de los alumnos. Lectura y comparación de información por parte de alumnos. Elaboración de resúmenes o mapas conceptuales en clase con la guía del profesor. Aplicación de casos prácticos. Resolución de ejemplos gráficos por parte del profesor. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos. Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un 30 %, participaciones y tareas 10 %

5 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 4 DE 10 UNIDAD II NOMBRE: Manejo de Datos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno empleará los conceptos de manejo de datos para controlar un sistema por medio de una PC en función de las ecuaciones de estado digital. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Introducción 2.2 Discretización exacta de un sistema digital 1B, 2B, 3C,4C 2.3 Elementos de entrada de señales 2.4 Elementos de procesamiento y conversión de señales CAD. 2.5 Elementos de procesamiento y conversión de señales CDA Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Revisión bibliográfica por parte de los alumnos. Exposición en clase por parte del profesor. Análisis y resolución de ejercicios en clase. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30 %, tareas y participaciones 10 %

6 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 5 DE 10 UNIDAD III NOMBRE: Funciones de Transferencia OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno formulará las funciones de transferencias de los sistemas de control digital, y las representará por medio de sus diagramas a bloques. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción Ecuaciones de estado en tiempo discreto 1B, 2B, 3C, 4B 3.3 Funciones de transferencia de sistemas digitales 3.4 Diagrama a bloques de los sistemas digitales Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Explicación teórica por parte del profesor. Análisis de casos tipo con la ayuda de acetatos por parte del profesor. Resolución de ejercicios con la guía del profesor. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos. Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30 %, tareas y participaciones 10 %

7 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 6 DE 10 UNIDAD IV NOMBRE: Transformada Z OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará la transformación de un sistema analógico en el dominio de la frecuencia por medio de la transformada z para su aplicación en su forma digital. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Introducción Fracciones parciales 1B, 2B, 3C 4.3 Transformada z 4.4 Transformada z inversa Tablas de las transformadas 4.6 Funciones de transferencia Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Explicación teórica por parte del profesor. Análisis de algoritmos y métodos para la resolución de problemas. Resolución de ejercicios en clase por parte del profesor y alumnos. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30 %, tareas y participaciones 10 %

8 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 7 DE 10 UNIDAD V NOMBRE: Controladores Digitales OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diferenciará los tipos de controladores digitales, e implementará sus diagramas a bloques y funciones de transferencia. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Introducción 1B, 2B, 3C, 4C 5.2 Configuración de sistemas de control en tiempo discreto 5.3 Función de transferencia de un controlador PI 5.4 Función de transferencia de un controlador PD 5.5 Función de transferencia de un controlador PID 5.6 Función de transferencia de un sistema de control digital completo Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición en clase por parte del profesor. Análisis de casos prácticos con la guía del profesor. Resolución de ejercicios por parte de los alumnos y por parte del profesor. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30 %, tareas y participaciones 10 %

9 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 8 DE 10 UNIDAD VI NOMBRE: Método del Lugar Geométrico de las Raíces OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará y evaluará el lugar geométrico de las raíces para la determinación de la estabilidad de los sistemas de control digital. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6.1 Introducción 1B, 2B, 3C, 4C 6.2 Estabilidad de Liapunow 6.3 Diagrama del lugar geométrico de las raíces 6.4 Método del lugar geométrico de las raíces 6.5 Función de transferencia 6.6 Diagrama a bloques Subtotal 13.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición en clase por parte del profesor y de los alumnos. Resolución de ejercicios por parte de los alumnos con la guía del profesor. Análisis de casos prácticos con la guía del profesor. Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Se evaluara teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30 %, tareas y participaciones el 10 %

10 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 9 DE 10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 Circuito de muestreo y retención. Lectura y escritura a través del puerto paralelo de una PC con Matlab. I I Todas las prácticas se realizaran en el Laboratorio de Microprocesadores 3 Conversión de señales CAD II 4 Conversión de señales CDA II 5 Representación de un diagrama a bloques de un Sistema Digital con la ayuda de Simulink de Matlab III 6 Calculo de funciones de transferencia III 7 Trasformada Z IV 8 Transformada Z inversa IV 9 Sistemas de control en tiempo discreto V 10 Diagrama a Bloques de un sistema de control digital completo. V 11 Realización de un programa que calcule el lugar geométrico de las raíces VI 12 Realización de un programa que determine la función de transferencia de un sistema de control VI 13 Representación del diagrama a bloques de la estabilidad de un sistema de control VI Total 27.0

11 ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 10 DE 10 PERÍODO UNIDAD I y II III y IV V y VI Se evaluara la teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un 30 %, tareas y participaciones 10 % Se evaluara la teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un 30 %, tareas y participaciones 10 % Se evaluara la teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un 30 %, tareas y participaciones 10 % CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 X X Katsuhiko, Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto 2ª.Edición, Prentice Hall, Méx. 1996, 743 pp. Benjamín, C.Kuo. Sistemas de control digital, CECSA, Méx. 2000, 751 pp. 3 4 X X M.J., Roberts. Señales y sistemas, Mc. Graw Hill, México 2004, 873 pp. Eronini-umez-Eronini, Dinámica de sistemas y control, 1ª edición, Thomson Editores SA de CV Méx. DF 2001, 993 pp.

12 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Computación SEMESTRE : Séptimo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Teoría de Control Digital ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería o Ciencias Físico Matemáticas 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno diseñará sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrónicos y software computacional. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Circuitos Eléctricos Circuitos Electrónicos Circuitos Digitales Diseño de Ctos. Eléctricos Electrónicos Digitales Controladores Analógicos Digitales Desarrollar Sistemas Físicos Representarlos en Dispositivos Electrónicos y de Control Responsable Ética Autodidacta Señales Analógicas Programación Lógica Matlab Constancia Programación Control Analógico ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ M. en C. Clara Cruz Ramos Presidente de la Academia de Comunicaciones y Electrónica Ing. Rubén Juárez Barrientos Subdirector Académico Ing. Ernesto Mercado Escutia Director FECHA: 2006