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• Laura Jimenez

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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

CONTENIDO PROGRAMÁTICO

Fecha Emisión: 2018/02/09 Revisión No. 3

AC-GA-F-8 Página 1 de 4

NOMBRE DE LA ASIGNATURA CÓDIGO SEMESTRE PRERREQUISITOS CORREQUISITOS COORDINADOR Y/O JEFE DE ÁREA DOCENTE (S)

Modelos de Sistemas Mecatrónicos 18301 VI Ecuaciones Diferenciales Ninguno I.E. Olga Lucía Ramos Sandoval, Ph.D. I.E. Oscar Avilés Sánchez, Ph.D. Ing. Adriana Riveros Guevara, M.Sc.

CRÉDITOS ACADÉMICOS FECHA DE ELABORACIÓN/ ACTUALIZACIÓN

3 20 de enero de 2020

JUSTIFICACIÓN Para el Ingeniero Mecatrónico, es de gran importancia tener un conocimiento en el área de la ingeniería de control industrial, por lo anterior, se hace necesario que desarrolle las competencias en la descripción matemática de los sistemas mecatrónicos, de manera tal, que le permita realizar un análisis en su comportamiento temporal y frecuencial. Estos modelos son la base fundamental para el desarrollo de sistemas de control.

OBJETIVO GENERAL Realizar el análisis de los sistemas dinámicos teniendo en cuenta su modelo matemático, respuesta en el tiempo y la frecuencia. De igual modo se realiza un análisis de los sistemas basado en sus variables de estado.

COMPETENCIA GLOBAL Interpretar y desarrollar modelos matemáticos que representen los sistemas Mecatrónicos. Crear habilidad en análisis del comportamiento de los sistemas Mecatrónicos en el dominio del tiempo y el dominio de la Frecuencia. De igual manera realizar un análisis de los sistemas a través de variables de estado.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS 1. 2. 3. 4.

Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de Ingeniería aplicando principios de Ingeniería, ciencias y matemáticas. Habilidad para comunicarse efectivamente ante un rango de audiencias. Capacidad de funcionar de manera efectiva en un equipo cuyos miembros juntos proporcionan liderazgo, crean un entorno colaborativo e inclusivo, establecen metas, planifican tareas y cumplen objetivos Capacidad de desarrollar y llevar a cabo la experimentación adecuada, analizar e interpretar datos, y usar el juicio de Ingeniería para sacar conclusiones.

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CONTENIDO Semana

Tema o actividad presencial

1

Introducción al curso y Transformada de Laplace

2

Resolución de ecuaciones diferenciales y función de transferencia Diagrama de bloques, gráficos de flujo de señal y reducción. Método del espacio de estado

3 4 5

6 7

Conceptos de sistemas dinámicos y estáticos. Definición, clasificación y característicos de los sistemas Modelado de sistemas mecánicos traslacionales

12

Modelado de sistemas mecánicos rotacionales y eléctricos Modelado de sistemas térmicos, hidráulicos y analogías. Estabilidad de los sistemas dinámicos, criterio de Routh Hurwitz, Tipos de respuesta, respuesta de los sistemas de primer y segundo orden. Respuesta de los sistemas de orden superior. Reglas para el trazado del lugar geométrico de las raíces Gráficos de Bode

13

Gráficos de Nyquist y Nichols

14

Matriz de transferencia, controlabilidad y observabilidad.

15

Formas canónicas.

16

Definiciones y técnicas de obtención de la representación de estado

8

9 10 11

Actividades de trabajo independiente Repaso de ecuaciones diferenciales y transformada de Laplace Tarea 1: Resolución de ecuaciones diferenciales. Tarea 2: Representación gráfica de los sistemas y reducción Laboratorio 1: Representación de los sistemas Lectura de los tipos de sistemas

Ejercicios de repaso modelado de sistemas mecánicos Tarea 3: modelado de sistemas mecánicos y eléctricos Tarea 4: modelado de sistemas térmicos e hidráulicos Laboratorio 2: Simulación en Matlab del tipo de respuesta Simulación en Matlab Lectura sobre el Lugar Geométrico de las Raíces Tarea 5: Trazado de gráficos de Bode y verificación de estabilidad Lectura sobre gráficos de Nyquist y Nichols Ejercicios de repaso de verificación de controlabilidad y observabilidad Tarea 6: Hallazgo de las formas canónicas controlable y observable. Laboratorio 3: Identificación de sistemas y verificación de estabilidad por diversos métodos

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SISTEMA DE EVALUACIÓN • • • •

Presentación de Tareas: Las tareas, ejercicios, talleres, pruebas cortas y exposiciones, se presentarán en forma independiente. Deben presentarse en las fechas establecidas. Esta nota será asociada al seguimiento individual de los estudiantes según el criterio del profesor y corresponderá al 20% de la nota de cada corte. Laboratorios+: Se presentarán tres (3) en el semestre, uno por corte. Cada uno tendrá un valor del 30% de la nota del corte. Exámenes Parciales: Se presentarán dos (2) en el semestre. Cada uno tendrá un valor del 50% de la nota del corte. Examen Final: Se presentará uno (1) en el semestre. El valor es del 50% del corte.

NOTA: La realización de un supletorio se hará solo con justificación y bajo el reglamento vigente de la UMNG. El examen supletorio equivale a la nota total del corte (elimina las calificaciones realizadas dentro del corte) y solo se realiza si el estudiante comunica antes de registrar en sistema la calificación del corte respectivo. Igualmente se prohíbe el uso de celulares y las fotos a los apuntes que se hagan en el tablero. Cualquier grabación total o parcial de la clase debe hacerse con la respectiva autorización del Docente y Director del Programa. +La guía de laboratorio se encuentra en el Aula virtual del Profesor, con las fechas establecidas de las prácticas.

BIBLIOGRAFÍA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Modeling and Analysis of dynamics systems, Close, f.t. 003 C56m (4 ejemplares) Dinámica de Sistemas, Ogata. f.t. 511.8 O41d (4 ejemplares) Dinámica de Sistemas y Control, Eronini, Umez. f.t. 629.8 U53d (1 ejemplar) Modern Control Engineering, Ogata. f.t. 629.8 041m (7 ejemplares) Sistemas de Control Automático, Kuo. f.t. 629.8 K86s (2 ejemplares) Designing Linear Control Systems with Matlab, Ogata, Katsuhiko f.t. 629.832028 O41d (1 ejemplar) Linear Control System Analysis and Design Conventional and Modern, D’Azzo, John Joachim f.t. 629.832 D19l (3 ejemplares) 8. Ingeniería de Control, Bolton, William. f.t. 629.8312 B65i (3 ejemplares) 9. Problemas de Ingeniería de Control Utilizando Matlab, Ogata, Katsuhiko. f.t. 629.8 O41d (2 ejemplares) 10. Modern Control Systems, Dorf, Richard C. f.t. 629.8 D67m (1 ejemplar)

MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES 1. 2.

Notas de Modelado y Control elaboradas por el MIT: http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-andcomputer-science/6-241j-dynamic-systems-and-control-spring-2011/index.htm Curso virtual: http://virtual2.umng.edu.co/moodle/course/view.php?id=10677

COMPETENCIA DEL DOCENTE El uso no autorizado así como la reproducción total o parcial de su contenido por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor. Página 3 de 4

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Educación: Título profesional en o posgrado en Ingeniería Formación: Ingeniero de control, Ingeniero electrónico, Ingeniero Mecatrónico o de áreas afines Experiencia: Mínimo 1 año de experiencia en el área de sistemas dinámicos y/o control automático.

Nota. Para los docentes Públicos de Carrera, el perfil se encuentra determinado en las convocatorias de las Facultades.

CONTROL DE CAMBIOS CAMBIO REALIZADO

JUSTIFICACIÓN DEL CAMBIO

Cambio de las competencias específicas.

Se actualizan las competencias de acuerdo con los cambios realizados en las metas ABET.

Actualización de las guías de laboratorio

Se hace necesario actualizar las guías de laboratorio evitando duplicidad respecto al semestre anterior.

ACTA DE APROBACIÓN Acta del área 02 24 de julio de 2019. Acta de comité curricular 08 del 02 de agosto de 2019. Acta del área 02 24 de julio de 2019. Acta de comité curricular 08 del 02 de agosto de 2019.

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