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CONTROL MODERNO

TRAYECTO III. TRIMESTRE 2.

DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA UNIDAD CURRICULAR

UNIDAD CURRICULAR: Control Moderno UNIDADES CRÉDITO: 02

CÓDIGO:

COMPONENTE: Trayecto III

LAPSO: 12 Semanas

DURACIÓN DE LA ADMINISTRACIÓN CURRICULAR POR HORA: 45 Minutos HORAS DE TRABAJO ASISTIDO: 60 TRABAJO DEL ESTUDIANTE: 108

HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE: 48

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACION EN: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELABORADO POR: Comisión de Creación del PNF en I y C FECHA DE ELABORACIÓN: Febrero, 2009 Subdirección Académica Aprobado en Consejo Directivo Nº _____________ Fecha: ___________________

TOTAL DE HORAS DE

INTRODUCCIÓN La unidad curricular CONTROL MODERNO, pretende proporcionar a los estudiantes que cursarán el Programa Nacional de Formación (PNF) en Instrumentación y Control, los conocimientos de la teoría de control moderno basado en la variable de estado que le permitirán afrontar con éxito la modelación, el análisis y el diseño de los sistemas de control. En ese sentido, la unidad curricular CONTROL MODERNO, está compuesta por los siguientes temas: Modelado de sistemas con variables de estado, Formas Canónicas, Observabilidad y Controlabilidad, Diseño de Controladores en sistemas lineales mediante variables de estado, Estrategias de Control Modernas. La operacionalización de la Unidad Curricular, se llevará cabo mediante un conjunto de actividades que harán énfasis en el aprendizaje de conocimientos, que conlleva la revisión y comprensión de los fundamentos teóricos a la resolución de ejercicios y aplicación a problemas propios de la ingeniería.

PROGRAMA SINOPTICO UNIDAD CURRICULAR: CONTROL MODERNO HTE: 108 HTA: 60 HTI: 48 TRAYECTO: 3 LAPSO: 2DO TRIMESTRE

UC.: 02 CÓDIGO

PROPÓSITO: La unidad curricular proporcionará a los estudiantes las herramientas básicas necesarias para la modelación, el análisis y el diseño de sistemas de control con base en la variable de estado. Incluye estabilidad, controlabilidad, observabilidad y realización del modelo de estado. SABERES:

ESTRATEGIAS

EVALUACIÓN

REFERENCIAS

1. Modelado de Sistemas  Se hará una exposición por  Se asignará una actividad temas con participación grupal para desarrollarla con Variables de activa de los estudiantes a clase. Estado. través de la discusión y 2. Formas Canónicas, presentación de ejemplos. Controlabilidad y  Revisión del material Observabilidad. impreso y bibliográfico para  Se asignarán trabajos a 3. Diseño de estudiantes para que su análisis e interpretación Controladores en desarrollen en su tiempo crítica. Sistemas Lineales trabajo independiente, y mediante Variables de  Se brindará asesoría en presenten en clase para cada uno de los temas

en 1. William Brogan: Teoría de Control Moderna. Editorial Addison Wesley.

2. los los de los su 3.

P.N. Paraskevopoulos: Modern Control Engineering. Editorial Dekker. Katsuhiko Ogata: Ingeniería de Control Moderna.

Estado. 4. Estrategias de Control Modernas.

Editorial Prentice Hall. abordados, en donde los discusión. estudiantes, trabajando en 4. Benjamin Kuo: Sistemas de forma individual o en grupo, Control Automático. deben desarrollar Editorial Prentice Hall.  Se evaluará el avance en el aplicaciones en su área para desarrollo de las habilidades demostrar así los logros necesarias a través del alcanzados. seguimiento en la resolución  Se utilizarán software de de los problemas asignados aplicación de forma tal de y se realizará una prueba comparar los cálculos escrita. manuales con los que se puedan obtener a través del software. REQUERIMIENTOS Material de apoyo de aprendizaje de uso didáctico ordinario (papel, consumibles de impresoras).

UNIDAD CURRICULAR: CONTROL MODERNO Tema I: Modelado de Sistemas con Variables de estado. HTE: 108 HTA: 60 HTI: 48 PROPÓSITO: El estudiante desarrollará habilidades y destrezas para la descripción y /o representación de sistemas lineales, invariantes en el tiempo, más comúnmente utilizados, mediante la aplicación de ecuaciones de estado. CONOCER

1.0. Repaso de álgebra lineal. 1.1. Concepto de variable de estado y la ecuación de estados. 1.2. Representación del modelo en variables de estado de sistemas Eléctricos. 1.3. Representación de sistemas Dinámicos lineales. 1.4. Representación de sistemas Electrónicos. 1.5. Representación de sistemas Electromecánicos. 1.6. Representación de sistemas Dinámicos No lineales. 1.7. Solución de la ecuación de estado por medio de la Transformada de Laplace. 1.8. Propiedades de la Matriz Exponencial. 1.9. Solución de la ecuación de estado por medio del Método de Silvestre. 1.10. Relación entre variables de Estado y Función de Transferencia.

HACER

 Utiliza el concepto de estado en 

 

 

ejemplos prácticos. Representa el modelo de sistemas físicos, tales como: eléctricos, electrónicos, electromecánicos, térmicos, de nivel, en variables de estado. Representa el modelo de sistemas dinámicos no lineales, en variables de estado. Resuelve la ecuación de estado por medio de la transformada de Laplace, y por medio del método de Silvestre. Determina la relación entre las variables de estado y la función de transferencia. Resuelve la ecuación de estado utilizando por lo menos un software de aplicación.

SER/CONVIVIR

 Participativo.  Comunicativo.  Analítico y Crítico.  Lógico y Deductivo.  Investigativo.  Cooperativo.  Relaciones Asertivas.  Formación de Equipos de Trabajo.

 Responsabilidad.  Respeto por las opiniones.

ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS Explicación y tutoría por parte del profesor o profesora, resolución de ejercicios, en forma grupal, supervisados por el profesor o profesora, revisión bibliográfica de textos especializados. Entre los ejercicios a desarrollar se tiene la modelación de sistemas lineales conocidos por medio de las variables de estado. De igual forma, resolución de la ecuación de estado por diferentes métodos. Uso de software para la resolución de la ecuación de estado.

Lapso de Duración

VALORACIÓN (25%) La evaluación de los aprendizajes de los(as) estudiantes se hará de manera integral e integradora, mediante el dominio conceptual, la demostración procedimental y el desarrollo actitudinal, en el desempeño basado en los valores personales y sociales asumidos. Se sugiere se realicen Actividades Grupales y Exámenes Escritos para la Evaluación de los aprendizajes. La valoración integral del aprendizaje asumirá la modalidad diagnóstica-formativa-sumativa y se ejecutará mediante actividades combinadas de heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación. La evaluación y valoración de los aprendizajes estará sustentada en los principios de honestidad, colaboración y desarrollo personal-grupal. Ponderación de la Unidad Temática: 25% Sugerido: 3 Semanas

RECURSOS Material Didáctico Ordinario:  Guías de Problemas y Ejercicios.  Pizarra Acrílica, Marcadores y Borrador.  Computador y Video Beam.

REFERENCIAS 1. William Brogan: Teoría de Control Moderna. Editorial Addison Wesley.

2. P.N. Paraskevopoulos: Modern Control Engineering. Editorial Dekker.

3. Katsuhiko Ogata: Ingeniería de Control Moderna. Editorial Prentice Hall.

4. Benjamin Kuo: Sistemas de Control Automático. Editorial

Prentice Hall.

UNIDAD CURRICULAR: CONTROL MODERNO Tema II: Formas Canónicas, controlabilidad y observabilidad HTE: 108 HTA: 60 HTI: 48 PROPÓSITO: El estudiante desarrollará habilidades y destrezas para la representación de un sistema en las formas canónicas de las variables de estado, además de la aplicación de las matrices de Observabilidad y Controlabilidad. CONOCER

2. 2.0. 2.1. Obtención de la forma canónica controlador a partir de la Función de Transferencia. 2.2. Obtención de la forma canónica observador a partir de la Función de Transferencia. 2.3. Obtención de la forma canónica diagonal a partir de la Función de Transferencia. 2.4. Obtención de la forma canónica de Jordan a partir de la Función de Transferencia. 2.5. Concepto de Controlabilidad de sistemas lineales, la Matriz de Controlabilidad. 2.6. Forma canónica controlador por Transformación de Similitud. 2.7. Concepto de Observabilidad de sistemas lineales, la Matriz de Observabilidad. 2.8. Forma canónica observador por Transformación de Similitud. 2.9. Valores Propios, Vectores Propios y Vectores Propios Generalizados. 2.10. Obtención de la forma canónica Diagonal por Transformación de Similitud. 2.11. Obtención de la forma canónica de Jordan por Transformación de Similitud.

HACER

 Obtiene las formas canónicas a partir    

de la función de transferencia. Obtiene las formas canónicas por transformación de similitud. Calcula valores y vectores propios. Aplica la matriz de observabilidad. Aplica la matriz de controlabilidad.

SER/CONVIVIR

 Participativo.  Comunicativo.  Analítico y Crítico.  Lógico y Deductivo.  Investigativo.  Cooperativo.  Relaciones Asertivas.  Formación de Equipos de Trabajo.

 Responsabilidad.  Respeto por las opiniones.

ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS Explicación y tutoría por parte del profesor o profesora, resolución de ejercicios, en forma grupal, supervisados por el profesor o profesora, revisión bibliográfica de textos especializados. Entre los ejercicios a desarrollar se tiene la obtención de las formas canónicas de las variables de estado a partir de la función de transferencia y por medio de la transformación de similitud. Uso de software especializado para la resolución de problemas.

Lapso de Duración

RECURSOS

VALORACIÓN (25%) La evaluación de los aprendizajes de los(as) estudiantes se hará de manera integral e integradora, mediante el dominio conceptual, la demostración procedimental y el desarrollo actitudinal, en el desempeño basado en los valores personales y sociales asumidos. Se sugiere se realicen Actividades Grupales y Exámenes Escritos para la Evaluación de los aprendizajes. La valoración integral del aprendizaje asumirá la modalidad diagnóstica-formativa-sumativa y se ejecutará mediante actividades combinadas de heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación. La evaluación y valoración de los aprendizajes estará sustentada en los principios de honestidad, colaboración y desarrollo personal-grupal. Ponderación de la Unidad Temática: 25% Sugerido: 03 Semanas

REFERENCIAS

Material Didáctico Ordinario:  Guías de Problemas y Ejercicios.  Pizarra Acrílica, Marcadores y Borrador.  Computador y Video Beam.

1. William Brogan: Teoría de Control Moderna. Editorial Addison Wesley.

2. P.N. Paraskevopoulos: Modern Control Engineering. Editorial Dekker.

3. Katsuhiko Ogata: Ingeniería de Control Moderna. Editorial Prentice Hall.

4. Benjamin Kuo: Sistemas de Control Automático. Editorial Prentice Hall.

UNIDAD CURRICULAR: CONTROL MODERNO Tema III: Diseño de controladores en sistemas lineales mediante HTE: 108 HTA: 60 HTI: 48 variables de estado. PROPÓSITO: El estudiante desarrollará habilidades y destrezas para el diseño de controladores utilizando las técnicas de la variable de estado, así como también el diseño de observadores y de sistemas de seguimiento. CONOCER

3. 3.0. 3.1. Diseño de controladores por retroalimentación de estados utilizando la forma canónica controlador. 3.2. Diseño de Controladores utilizando la Fórmula de Base-Gura. 3.3. Diseño de Controladores utilizando la Fórmula de Ackermann. 3.4. Diseño de observadores de estado de orden completo. 3.5. Diseño de observadores de estado de orden reducido. 3.6. Principio de separación. 3.7. Teoría de Regulación: Diseño de sistemas de seguimiento a referencia constante. 3.8. Teoría de Regulación: Diseño de sistemas de seguimiento a referencia Variable con disposición del Vector de Estados. 3.9. Teoría de Regulación: Diseño de sistemas de seguimiento a referencia Variable con retroalimentación del Error.

HACER

 Diseña

controladores por realimentación de estados.  Diseña controladores utilizando la fórmula de Bass-Gura, y la fórmula de Ackermann.  Diseña observadores de estado.  Diseña sistemas de seguimiento.

SER/CONVIVIR

 Participativo.  Comunicativo.  Analítico y Crítico.  Lógico y Deductivo.  Investigativo.  Cooperativo.  Relaciones Asertivas.  Formación de Equipos de Trabajo.

 Responsabilidad.  Respeto por las opiniones.

ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS Explicación y tutoría por parte del profesor o profesora, resolución de ejercicios, en forma grupal, supervisados por el profesor o profesora, revisión bibliográfica de textos especializados. Entre los ejercicios a desarrollar se tiene el diseño de controladores utilizando las diferentes técnicas, y diseño de observadores de estado y de seguimiento. Uso de software especializado para la resolución de problemas.

Lapso de Duración

RECURSOS

VALORACIÓN (25%) La evaluación de los aprendizajes de los(as) estudiantes se hará de manera integral e integradora, mediante el dominio conceptual, la demostración procedimental y el desarrollo actitudinal, en el desempeño basado en los valores personales y sociales asumidos. Se sugiere se realicen Actividades Grupales y Exámenes Escritos para la Evaluación de los aprendizajes. La valoración integral del aprendizaje asumirá la modalidad diagnóstica-formativa-sumativa y se ejecutará mediante actividades combinadas de heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación. La evaluación y valoración de los aprendizajes estará sustentada en los principios de honestidad, colaboración y desarrollo personal-grupal. Ponderación de la Unidad Temática: 25% Sugerido: 3 Semanas

REFERENCIAS

Material Didáctico Ordinario:  Guías de Problemas y Ejercicios.  Pizarra Acrílica, Marcadores y Borrador.  Computador y Video Beam.

1. William Brogan: Teoría de Control Moderna. Editorial Addison Wesley.

2. P.N. Paraskevopoulos: Modern Control Engineering. Editorial Dekker.

3. Katsuhiko Ogata: Ingeniería de Control Moderna. Editorial Prentice Hall.

4. Benjamin Kuo: Sistemas de Control Automático. Editorial Prentice Hall.

UNIDAD CURRICULAR: CONTROL MODERNO Tema IV: Estrategias de Control Modernas. HTE: 108 HTA: 60 HTI: 48 PROPÓSITO: El estudiante desarrollará habilidades y destrezas para establecer el nivel de dependencia y/o correlación entre dos variables aleatorias, a través de la resolución de problemas propios de la ingeniería. CONOCER

4. 4.0. 4.1. Control óptimo  Principio de Optimalidad  Regulador Lineal Óptimo  Estimación Óptima  Filtros de Kalman  Regulador LQG 4.2. Control Robusto. 4.3. Control Adaptativo.

HACER  Diseña un sistema de control utilizando el control óptimo.  Diseña un sistema de control utilizando el control robusto.  Diseña un sistema de control utilizando el control adaptativo.

SER/CONVIVIR  Participativo.

 Comunicativo.  Analítico y Crítico.  Lógico y Deductivo.  Investigativo.  Cooperativo.  Relaciones Asertivas.  Formación de Equipos de Trabajo.

 Responsabilidad.  Respeto por las opiniones.

ESTRATEGIAS PEDAGOGICAS Explicación y tutoría por parte del profesor o profesora. Resolución de ejercicios, en forma grupal, propuestos y supervisados por el profesor o profesora, revisión bibliográfica de textos especializados. Entre los ejercicios a desarrollar se tiene diseño de sistemas de control aplicando control óptimo, control, robusto y control adaptativo.

Lapso de Duración

RECURSOS

VALORACIÓN (25%) La evaluación de los aprendizajes de los(as) estudiantes se hará de manera integral e integradora, mediante el dominio conceptual, la demostración procedimental y el desarrollo actitudinal, en el desempeño basado en los valores personales y sociales asumidos. Se sugiere se realicen Actividades Grupales y Exámenes Escritos para la Evaluación de los aprendizajes. La valoración integral del aprendizaje asumirá la modalidad diagnóstica-formativa-sumativa y se ejecutará mediante actividades combinadas de heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación. La evaluación y valoración de los aprendizajes estará sustentada en los principios de honestidad, colaboración y desarrollo personal-grupal. Ponderación de la Unidad Temática: 25% Sugerido: 3 Semanas

REFERENCIAS

Material Didáctico Ordinario:  Guías de Problemas y Ejercicios.  Pizarra Acrílica, Marcadores y Borrador.  Computador y Video Beam.

1. William Brogan: Teoría de Control Moderna. Editorial Addison Wesley.

2. P.N. Paraskevopoulos: Modern Control Engineering. Editorial Dekker.

3. Katsuhiko Ogata: Ingeniería de Control Moderna. Editorial Prentice Hall.

4. Benjamin Kuo: Sistemas de Control Automático. Editorial Prentice Hall.