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GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: MODELADO Y SIMULACIÓN DE SISTEMAS

TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA CURSO: 2012-2013

Guía Docente 1. Datos de la Asignatura Nombre Modelado y Simulación de Sistemas Materia Modelado y Simulación de Sistemas Módulo Materias Específicas Código 507103005 Titulación Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Pan de Estudios 2009 Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Tipo Obligatoria Periodo Lectivo Segundo cuatrimestre Curso 3º Idioma Español ECTS 6 Horas/ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría Aula Horario clases prácticas Lugar

1. Datos del profesorado Profesor Responsable Departamento Área de Conocimiento Ubicación del despacho Teléfono Correo electrónico URL/WEB Horario atención/Tutorías Ubicación durante las tutorías

Jose Manuel Cano Izquierdo Ingeniería de Sistemas y Automática Ingeniería de Sistemas y Automática Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, ETSII, Planta 1 968 33 89 21 [email protected] http://www.disa.upct.es/Personal/josemanuel_cano.html http://www.disa.upct.es/Personal/josemanuel_cano.html Despacho

3. Descripción de la Asignatura 3.1 Presentación La asignatura “Modelado y Simulación de Sistemas” que se cursa dentro del Grado de Ingeniería Electrónica Industrial y Automática tiene como objetivo que el alumno adquiera conocimientos en las áreas de modelado e identificación de sistemas y la implementación de modelos en herramientas de simulación. Así mismo se pretende que el alumno adquiera conocimientos sobre los principios básicos de funcionamiento de los simuladores y sea capaz de analizar los resultados que proporcionan de una forma crítica. 3.2 Ubicación en el plan de estudios La asignatura “Modelado y Simulación de Sistemas” tiene carácter cuatrimestral y se cursa en el segundo cuatrimestre del tercer curso. 3.3 Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional El modelado y la simulación de sistemas se han configurado como herramientas básicas en múltiples facetas: estudio del comportamiento de los sistemas el desarrollo de sistemas de control, la preparación y entrenamiento de operarios … El modelo matemático es, generalmente, el punto de partida para diseñar desarrollar y ajustar los sistemas de control. La posibilidad de disponer de simuladores permite verificar los diseños de forma sencilla asi como analizar diferentes escenarios de funcionamiento de forma ágil y con unos costes muy inferiores a los que implicarían las pruebas en otro tipo de escenarios. En el perfil de un ingeniero en electrónica industrial y automática resulta fundamental disponer de los conocimientos que le permitan desarrollar modelos de diferentes sistemas físicos (mecánicos, eléctricos, fluídricos, térmicos …) así como utilizar herramientas de simulación o implementar simuladores utilizando programación a más bajo nivel. Por último es necesario poder hacer un estudio crítico de los resultados obtenidos mediante simulación para poder asumir la validez de los mismos. 3.4 Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Para un correcto aprovechamiento de la asignatura resultan básicos los conocimientos de asignaras como: Física I y II, Química General, Fundamentos de Electrónica Industrial, Mecánica de Fluidos, Transmisión de Calor, Termodinámica Aplicada, Electrotecnia, Regulación Automática, Control por computador e Informática Aplicada. 3.4 Medidas especiales previstas

4. Competencias 4.1 Competencias específicas de la asignatura Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos 4.2 Competencias genéricas/transversales COMPETENCIAS INSTRUMENTALES  T1.1. Capacidad de análisis y síntesis  T1.2. Capacidad de organización y planificación  T1.3. Comunicación oral y escrita en lengua propia  T1.4. Comunicación oral y escrita en lengua extranjera  T1.5. Habilidades básicas computacionales  T1.6. Capacidad de gestión de la información  T1.7. Resolución de problemas  T1.8. Toma de decisiones COMPETENCIAS PERSONALES  T2.1. Capacidad crítica y autocrítica  T2.2. Trabajo en equipo  T2.3. Habilidades en las relaciones interpersonales  T2.4. Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar  T2.5. Habilidades para comunicarse con expertos de otros campos  T2.6. Reconocimiento de la diversidad y la multiculturalidad  T2.7. Sensibilidad hacia temas medioambientales  T2.8. Compromiso ético COMPETENCIAS SISTEMÁTICAS  T3.1. Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica  T3.2. Capacidad de aprender  T3.3. Adaptación a nuevas situaciones  T3.4. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)  T3.5. Liderazgo  T3.6. Conocimiento de otras culturas y costumbres  T3.7. Habilidad de realizar trabajo autónomo  T3.8. Iniciativa y espíritu emprendedor  T3.9. Preocupación por la calidad  T3.10. Motivación de logro 4.3 Competencias específicas del título COMPETENCIAS ESPECÍFICAS MULTIDISCIPLINARES  E1.1. Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización de empresas, expresión gráfica e informática, que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías  E1.2. Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes laborales y otros trabajos análogos  E1.3. Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial COMPETENCIAS PROFESIONALES

 E2.1. Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, el área de la Ingeniería Química, la construcción, reforma, reparación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos. Instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales  E2.2. Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado complimiento  E2.3. Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas  E2.4. Capacidad de dirección, organización y planificación en el ámbito de la empresa y otras instituciones OTRAS COMPETENCIAS  E3.1. Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa  E3.2. Experiencia internacional a través de programas de movilidad 4.4. Resultados del aprendizaje Al finalizar de cursar la asignatura el alumno deberá ser capaz de: 1. Obtener un modelo de un sistema físico. 2. Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a una identificación de los mismos 3. Realizar una identificación del sistema de forma experimental, diseñando la experimentación necesaria para la recogida de datos así como la elección del modelo más adecuado. 4. Diseñar la estructura de un simulador para el proceso. 5. Implementar el simulador utilizando diferentes herramientas de simulación. 6. Diseñar la experimentación adecuada para verificar la validez del simulador propuesto. 7. Programar los métodos numéricos necesarios para la implementación de simuladores utilizando lenguajes de programación. 8. Analizar críticamente los resultados obtenidos en simulación, proponer una interpretación a los mismos y, en su caso, detectar problemas que pudiesen poner en duda la validez de los mismos.

5. Contenidos 5.1 Contenidos según el plan de estudios Modelado de Sistemas. Modelos matemáticos. Métodos de Identificación. Diseño y desarrollo de simuladores. Herramientas informáticas para la implantación de simuladores. Métodos numéricos para simulación. Simulación y análisis de resultados. 5.2 Programa de teoría UD 1. MODELADO Tema 1. Modelado de sistemas Tema 2. Modelos Matemáticos UD 2. IDENTIFICACIÓN Tema 3. Modelos de “Caja Negra” Tema 4. Identificación de parámetros Tema 5. Aspectos prácticos UD 3. SIMULACIÓN Tema 6. Diseño del simulador Tema 7. Simulación con Simulink Tema 8. Simulación con Matlab UD 4. MÉTODOS NUMÉRICOS Tema 9. Problemas de Integración Numérica Tema 10. Métodos Numéricos para resolución de ecuaciones diferenciales Tema 11. Problemática de los métodos numéricos UD 5. ANALISIS DE RESULTADOS Tema 12. Estadísticos básicos Tema 13. Análisis del error 5.2 Programa de Prácticas Sesiones de laboratorio: Se plantearán un conjunto de sesiones de prácticas que permitan que el alumno plasme en problemas concretos los diferentes aspectos que se ha recogido en las clases teóricas Práctica 1. Introducción a Matlab y Simulink Práctica 2. Identificación de sistemas con Matlab Práctica 3. Simulación con Simulink Práctica 4. Simulación con Matlab Práctica 5: Implementación de métodos Numéricos Práctica 6: Validación de simuladores

6. Metodología docente 6.1 Actividades formativas de E/A Actividad Trabajo del profesor Clase de teoría Clase expositiva en la que se trataran los aspectos más relevantes de cada tema. Resolución de dudas de los alumnos Clase de problemas Se resolverán problemas tipo clase. Se propondrán problemas para que los resuelvan los alumnos.

Clases prácticas en el laboratorio

Trabajos en grupo y exposición

Tutorías

Exámenes

Se plantearán problemas prácticos donde el alumno pueda aplicar los conocimientos y capacidades adquiridas, ya sea en sistemas reales como en simulaciones Se planteará el desarrollo de un trabajo que refleje alguno de los temas de la asignatura y una posterior defensa del mismo ante el resto de los alumnos Resolución de dudas sobre cualquier aspecto relacionado con la asignatura Evaluación escrita individual (examen oficial)

Trabajo del estudiante Presencial: Toma de apuntes, planteamiento de dudas No presencial: Estudio de la materia, ampliación de los apuntes con búsqueda en la bibliografía Presencial: Participación en la resolución de los problemas, planteamiento de dudad No presencial: Repaso de los problemas resueltos, resolución de problemas propuestos, búsqueda de nuevos problemasPresencial: Manejo de los equipos, realización de experimentos. Programación y manejo de simuladores No presencial: Preparación de los informes de practicas

Presencial: Propuesta del trabajo, resolución de dudas y exposición del mismo. Participación en la exposición de los trabajos del resto de alumnos No presencial: Preparación de la exposición con el grupo Presencial: Resolución de dudas, revisión de exámenes No presencial: Consultas mediante internet Presencial: Realización del examen oficial

ECTS 0.7

1.5

0.7

0.7

0.7

0.3

0.6 0.3

0.4

0.1 6.0

7. Evaluación 7.1 Técnicas de evaluación Instrumentos Realización/criterios Ponderación

Prueba escrita teoría

Competencias genéricas (4.2) evaluadas T1.1, T3.2

Resultados (4.4) evaluados

10 cuestiones para Hasta 40 % 1,2,3,4 evaluar los conocimientos teóricos Prueba escrita 2 ejercicios de Hasta 40 % T1.5, T1.7, T3.1, 2,5,6 problemas carácter práctico del T3.7, E1.2 tipo de los que se hayan resuelto en clase Ejercicios Resolución de Hasta 10% T1.7, T2.1, T3.7, 5,6,7 propuestos ejercicios propuestos Trabajo en Informe y exposición Hasta 10% T2.2, T2.3 2,3,4,5 grupo del trabajo en grupo Informe Informe sobre las Hasta 20% T1.1, T3.7, E1.2, 2,5,6 Individual de prácticas de prácticas laboratorio (1) Será necesario obtener una nota mínima tanto en la prueba escrita de teoría como en la de problemas (2) La presentación de un informe de prácticas adecuado será un requisito obligatorio para poder aprobar la asignatura 7.2 Mecanismos de control y seguimiento Para el seguimiento del aprendizaje se utilizaran los siguientes mecanismos: -Cuestiones planteadas en clase -Resolución de problemas por parte de los alumnos en clase -Elaboración de listas de asistencia a las prácticas y realización de las mismas -Presentaciones orales de los trabajos en grupo

8. Distribución de la carga de trabajo del alumnado

9. Recursos y bibliografía 9.1 Bibliografía básica   

Woods, R., Lawrence K, “Modeling and Simulation of Dynamic Systems”, Prentice Hall 1997. Bosch P., Klauw A., “Modeling, Identification and Simulation of Dynamical Systems”, CRC Press, 1994. Burden R., Faries J., “Análisis Numérico”, Grupo Editorial Iberoamérica, 1985

9.2 Bibliografía complementaria    

Wayne Bequete, B., “Process dynamics. Modeling, analysis and simulation”, Prentice Hall, 1998 Ljung, L., “System Identification. Theory for the User”, Prentice Hall, 1999 Pinto, E., Matía, F., “Fundamentos de Control con Matlab”, Prentice Hall, 2010 Bishop, R., “Modern Control Systems Analysis & Design” Addison Wesley, 1997

9.3 Recursos en red y otros recursos Comité Español de Automática CEA http://www.cea-ifac.es/noticias/noticias/ RIAI: Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial http://riai.isa.upv.es/ ISA Sección Española http://www.isa-spain.org/ Revista Automática e Instrumentación http://www.grupotecnipublicaciones.com/publicaciones/automatica-e-instrumentacion.html IEEE Control Systems Society http://www.ieeecss.org/main/