UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Departamento Académico de Ingeniería Aplicada SILABO CONTROL MODERNO Y ÓPTIMO (MT 227) 2010-II
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA APLICADA SILABO P.A. 2010 I 1. INFORMACION GENERAL Nombre del curso : CONTROL MODERNO Y OPTIMO Código del curso : MT 227 Especialidad : M6 Condición : OBLIGATORIO Ciclo de estudios : 7mo Pre requisitos : MT 226 Número de créditos : 03 Total de horas semestrales: 56 Total de horas por semana 04 Teoría : 02 Practica : 02 Laboratorio : CCLAB Duración : Sistema de evaluación : F Subsistema de evaluación: Profesor de teoría/práctica: ING GARRIDO JUAREZ rosag@terra.com.pe ING VILLOTA CERNA elvillota@gmail.com 2. SUMILLA El curso consiste en el análisis, diseño y síntesis de los sistemas de control lineales invariantes en el tiempo. Los temas a desarrollarse comprenden modelados lineales versus modelos no lineales. En el modelado lineal se utiliza el descriptor de espacio estado en sus diferentes formas canónicas, así como el análisis del comportamiento local y global, alcanzabilidad y realimentación de estados, detectabilidad y estimación de estados. En las técnicas de diseño se utiliza la ubicación de polos y las técnicas de optimización como LQR y LQG. 3. OBJETIVO Al final del curso, los estudiantes habrán adquirido los principios básicos de la teoría de control moderno y control óptimo con el propósito de diseñar controladores lineales de complejidad moderada para aplicación en procesos de diferente naturaleza: eléctricos, mecánicos, electromecánicos, térmicos, etc.
4. PROGRAMA ANALÍTICO POR SEMANA 1 SEMANA INTRODUCCIÓN AL CONTROL MODERNO Introducción a la retroalimentación y control. Introducción al modelado. Representación espacio de estados. Laboratorio 0 Introducción al MatLab para el control 2 SEMANA COMPORTAMIENTO DINAMICO DE SISTEMAS Modelado y análisis cualitativo de modelos. Linealización Laboratorio 1 Modelado Espacio Estado 3 SEMANA Sistemas Lineales invariantes en el tiempo (LTI). Análisis de sistemas lineales: solución de espacio estado Laboratorio 2 Sistemas LTI en Matlab y Respuesta al Espacio Estado 4 SEMANA Transformaciones Canónicas, Forma controlable, Observable y Modal. Primera práctica Calificada 5 SEMANA DISEÑO DEL CONTROLADOR MEDIANTE VARIABLE DE ESTADO Introducción. Diseño mediante la ubicación de polos. Definición de Controlabilidad. Estabilización. Selección de Polos. Acción integral Laboratorio 3 Introducción al diseño de Controladores. 6 SEMANA Observabilidad. Diseño de Estimadores de Estado. Estimadores de Orden Completo. Laboratorio 4 Diseño de sistemas de control usando controladores y observadores 7 SEMANA Estimadores de Orden Reducido. Selección de Polos para Estimadores Diseño del Compensador. Introducción a la entrada de referencia. Segunda práctica calificada 8 SEMANA SEMANA DE EXAMENES PARCIALES 9 SEMANA CONTROL OPTIMO Estabilidad. Funciones de Lyapunov. Índices de desempeño. Definición. Tipos. Especificaciones. Laboratorio 5 Introducción al control Optimo 10 SEMANA Sistemas de Control óptimo cuadrático (LQR). Laboratorio 6 Diseño de Controladores óptimos LQR
11 SEMANA Problema de seguimiento en el control lineal cuadrático Laboratorio 7 Diseño de Controladores óptimos LQR 12 SEMANA Filtro de Kalman Tercera Práctica Calificada 13 SEMANA Regulador cuadrático Lineal Gaussiano (LQG) Laboratorio 8 Diseño de un Regulador Cuadrático Lineal Gaussiano (1) 14 SEMANA Filtro de Kalman Extendido Laboratorio 9 Diseño de un Regulador Cuadrático Lineal Gaussiano (2) 15 SEMANA SEMINARIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACION Exposición de temas relacionados a nuevas teorías de control así como a modernas tecnologías de automatización de sistemas. Cuarta Practica Calificada 16 SEMANA SEMANA DE EXAMENES FINALES 5. MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDACTICOS Exposición teórica por parte del profesor ante pizarra, auxiliándose de material didáctico, como proyector multimedia y computadora. El curso esta disponible para todos los alumnos en la plataforma virtual http://campus.dokeos.com/ y http://bionanouni.wikidot.com/ teaching donde se encuentran archivos de interés y enlaces relacionados al curso asi como un tablón de anuncios donde cada profesor puede colgar avisos importantes. Las exposiciones prácticas se dan en el laboratorio con ayuda del software Matlab y Simulink. Se induce al trabajo en grupo dejando trabajos de simulación fuera del aula. Material de ayudas para la enseñanza: pizarra, plumones, proyector multimedia y computadora. 6. EVALUACIÓN Sistema De Evaluación: F El curso tiene 04 prácticas calificadas y dos exámenes Parcial y Final. Las prácticas pares serán evaluadas 50% en aula (test) y un 50% trabajo domiciliario que debe ser sustentado. El Promedio final (PF) según el sistema F: EP 2 EF PP PF= 4 donde: PF: Promedio Final EP: Examen Parcial
PP: Promedio de Prácticas EF: Examen Final. 7. BIBLIOGRAFIA 1. Katsuiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice Hall, 1993 2. Gene F. Franklin, J. David Powell, Feedback Control of Dynamic Systems, Addison Wesley Iberoamericana, 1994 3. Chi Tsong Chen, Linear system theory and Design, Oxford University Press, 1984. 4. Benjamín Kuo, Sistemas de Control Automático, Prentice Hall, Séptima Edición, 1996. 5. Graham Goodwin, Stefan. Graebe, Mario Salgado, Control System Design, Prentice Hall, 2001. 6. Eronini Umez Eronini, Dinámica de Sistemas de Control, Thomson Learning, 2001. 7. William L. Brogan, Modern Control Theory, Prentice Hall, 1991. 8. Paul H. Lewis Chang Yang, Sistemas de Control en Ingeniería, Prentice Hall, 1999 9. Charles L. Phillips, Royce D. Harbor, Feedback Control Systems,Prentice Hall, 1999 10. Frank L. Lewis ans Vassilis L. Syrnos,Optimal Control,Segunda Edición,. 11. Donald E. Kirk Optimal Control Theory An Introduction, Dover Publications, 2004 12. Dorato, C.T. Abdallah, V. Cerone. Linear Quadratic Control. An Introduction, Krieger Publishing, Melbourne, FL, 1995 13. Brian D.O. Anderson John B. Moore Optimal Control Linear Quadratic Methods, Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ, 1971 14. H. Kwakernaak, R. Sivan, Linear Optimal Control Systems, John Wiley and Sons, New York, NY 1972 15. R.F. Stengel, Optimal Control and Estimation, Dover Publications, 1994 16. Páginas Web. 17. Revistas. 18. Aulas Virtuales. 19. Fórums Ing. Garrido Juarez Rosa Ing Villota Cerna Elizabeth UNI FIM 2010