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• Lokazo Brihammz

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8/7/2019

100000I22N_SistemasDeControlClasico

SÍLABO SISTEMAS DE CONTROL CLÁSICO (100000I22N) 2019 - Ciclo 2 Agosto 1. DATOS GENERALES

2.

1.1.Carrera:

INGENIERÍA BIOMÉDICA INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA INGENIERÍA MECATRÓNICA

1.2. Coordinador:

Alberto Duanee Alvarado Rivera

1.3. Créditos:

4

1.4. Modalidad:

Presencial

1.5. Horas semanales:

4

FUNDAMENTACIÓN La teoría de sistemas de control de sistemas lineales es fundamental para el inicio del estudio, análisis y aplicación de sistemas reales. El propósito del curso es brindar al estudiante los conceptos de la teoría de control, aplicando conceptos teóricos de física y matemáticas para el análisis físico. Además se hace uso de un programa software dedicado y específico para Ingeniería, para realizar la simulación del comportamiento dinámico de los sistemas de control.

3.

SUMILLA El curso brinda al estudiante el modelamiento matemático del comportamiento físico de los sistemas dinámicos mediante ecuaciones diferenciales y la transformada de Laplace. La Representación de los Sistemas de Control mediante diagramas de bloques y flujogramas. El análisis de la respuesta dinámica de los sistemas de control. Análisis de estado estacionario. Acciones de control. Análisis de estabilidad absoluta y relativa. Análisis de la dinámica de los sistemas mediante el método del Lugar Geométrico de las Raíces y análisis de la respuesta en frecuencia. Metodología para sintonización de controladores. Metodología de identificación de sistemas.

4.

LOGRO GENERAL DE APRENDIZAJE Al finalizar de la asignatura el estudiante realiza la formulación, interpretación análisis y aplicación de los conceptos teóricos y mediante la simulación entiende la dinámica de los sistemas de control para proponer con un buen criterio el desarrollo de las acciones de control para que la respuesta de un sistema de control adopte un comportamiento deseado y predecible en el tiempo.

5. UNIDADES Y LOGROS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE Unidad de aprendizaje 1: Conceptos generales y modelamiento matemático de sistemas, tipos y herramientas matemáticas para el análisis.

Semana 1,2,3,4,5 y 6

Logro específico de aprendizaje: Al finalizar la unidad, el estudiante identifica, formula la conducta física de los sistemas utilizando ecuaciones diferenciales y matemáticas mediante la transformada de Laplace. Además, el estudiante representa a los sistemas de control mediante diagramas gráficos y determina la función de transferencia de cada componente y general del sistema.

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Temario: Introducción y perspectivas del curso. Ejemplos de aplicación. Conceptos generales de sistemas. Concepto de Modelamiento Matemático de sistemas de control. Introducción a Matlab y Simulink. Explicación de la metodología de trabajo para el proyecto del curso Transformada de Laplace. Diagrama de bloques. Operaciones con diagrama de bloques Representación de funciones de transferencia en Matlab y bloques. Uso del Simulink en Matlab Modelamiento Matemático de Sistemas Eléctricos. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios Practica Calificada No1 Modelamiento Matemático de Sistemas Mecánicos. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios. Modelamiento de sistemas Eléctricos y Mecánicos. Ejemplos prácticos. Ejercicios. Modelamiento Matemático de Sistemas Electromecánicos. Motor DC controlado por voltaje de armadura. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios. Desarrollo de las etapas del proyecto grupal. Revisión y asesoría del proyecto de control grupal en el dominio mecánico, eléctrico e informático. Principios, Modelo matemático y pruebas experimentales de los sensores, actuadores y periféricos del proyecto de control. Practica Calificada No2

Unidad de aprendizaje 2: Análisis de respuesta temporal, transitoria, error en estado estacionario y estabilidad de los sistemas de control.

Semana 7,8,9,10,11 y 12

Logro específico de aprendizaje: Al finalizar la unidad, el estudiante identifica, analiza, interpreta y simula la respuesta de sistemas de control de primer, segundo y de orden superior ante distintas formas de variables de entrada. Además analiza el estado estacionario de la respuesta de los sistemas y la estabilidad del sistema de control. Temario: Características de los sistemas de control realimentado: Sistemas en lazo abierto y lazo cerrado. Perturbaciones y variables manipuladas. Análisis y simulación de sistemas de control en lazo abierto y cerrado. Señales de prueba. Impulso ideal, escalón unitario, rampa unitaria y otro tipo de señales. Respuesta de sistemas de primer orden. Respuesta de un sistema de primer orden. Respuesta de sistemas de segundo orden y orden superior, ante distintos tipos de entrada: impulso ideal, escalón unitario, rampa unitaria. Practica Calificada No3 Especificaciones en el dominio del tiempo. Error en régimen permanente. Plano "s" y respuesta transitoria. Respuesta de un sistema de segundo orden y orden superior. Características en el dominio del tiempo. Análisis de estabilidad de los sistemas de control. Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz. Repaso con ejercicios de diferentes respuestas de sistemas , especificaciones en el dominio del tiempo Practica Calificada No4

Unidad de aprendizaje 3: Análisis de las acciones de control, sintonización e identificación de sistemas de control.

Semana 13,14,15,16,17 y 18

Logro específico de aprendizaje: Al finalizar la unidad, el estudiante analiza los efectos de las acciones de control. Interpreta un sistema de control. Comprende la metodología para la sintonización e identificación de un sistema de control. Además analiza, interpreta y simula la respuesta en frecuencia de los sistemas de control. Temario: Acciones de control proporcional (P), diferencial (D), integral (I) Acciones de control proporcional (P), diferencial (D), integral (I) - Combinaciones Sintonización de controladores basado en respuestas temporales deseadas. Método de sintonizacion mediante Ziegler-Nichols Métodos de Identificación de sistemas: paramétricos y no paramétricos. Validación de la identificación Ejemplos de Identificación de Sistemas. Identificación del sistema de su proyecto de control Lugar Geométrico de las Raíces de un sistema de control. Condiciones del L. G. R. Practica Calificada No5 Estudio y análisis de respuesta en frecuencia de los sistemas de control. Demostración de sus proyectos de fin de curso Examen Final

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METODOLOGÍA El curso se llevará a cabo en forma presencial, se desarrollarán ejemplos demostrativos utilizando los conceptos respectivos y realizar aplicaciones de sistemas de control. Se desarrollará un proyecto de curso a fin de que el estudiantes asimile los conocimientos teóricos basado en una metodología ABP. Asimismo, se promoverá: La participación activa de los estudiantes, propiciándose el diálogo y colaboración permanente con los alumnos para obtener una retroalimentación en las características y conocimientos del curso. Los principios de aprendizaje que se promueven en este curso son: • Aprendizaje autónomo. • Aprendizaje colaborativo. • Aprendizaje basado en evidencias.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN El cálculo del promedio final se hará de la siguiente manera: (10%)PC1 + (10%)PC2 + (10%)PC3 + (15%)PC4 + (15%)PC5 + (40%)EXFI Donde: Tipo

Descripción

Semana

Observación

PC1

PRACTICA CALIFICADA 1

3

practica calificada 1-Laboratorio

PC2

PRACTICA CALIFICADA 2

6

practica calificada 2

PC3

PRACTICA CALIFICADA 3

9

practica calificada 3-Laboratorio

PC4

PRACTICA CALIFICADA 4

12

practica calificada 4

PC5

PRACTICA CALIFICADA 5

16

practica calificada 5-Laboratorio

EXFI

EXAMEN FINAL INDIVIDUAL

18

examen final individual

Indicaciones sobre Fórmulas de Evaluación: 1. 2. 3. 4. 5.

Solo se podrá rezagar el Examen Final. El examen rezagado incluye los contenidos de todo el curso. No se elimina ninguna práctica calificada. La nota mínima aprobatoria es 12 (doce). En el caso de que un alumno no rinda una práctica calificada (PC) y, por lo tanto, obtenga NS, esta es reemplazada con la nota que se obtenga en el examen final o de rezagado. En caso de que el alumno tenga más de una práctica calificada no rendida, solo se reemplaza la práctica calificada de mayor peso. No es necesario que el alumno realice trámite alguno para que este remplazo se realice.

8. FUENTES DE INFORMACIÓN Bibliografía Base: OGATA, KATSUHIKO (2010) Ingeniería de control moderna, Pearson KUO, BENJAMÍN C. (1996) Sistemas de control automático, Pearson Bibliografía Complementaria: No hay bibliografía 9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Unidad de aprendizaje Unidad 1 Conceptos generales y modelamiento matemático de sistemas, tipos y herramientas matemáticas para el análisis

Semana

Sesión

1 1

2

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Tema Introducción y perspectivas del curso. Ejemplos de aplicación. Conceptos generales de sistemas. Concepto de Modelamiento Matemático de sistemas de control. Introducción a Matlab y Simulink. Explicación de la metodología de trabajo para el proyecto del curso

Actividades y evaluaciones Ejemplos de aplicación

Ejemplos y ejercicios de aplicación. Prueba de Entrada

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2

3

Transformada de Laplace. Diagrama de bloques. Operaciones con diagrama de bloques

Ejemplos y ejercicios de aplicación

4

Representación de funciones de transferencia en Matlab y bloques. Uso del Simulink en Matlab

Ejemplos y ejercicios de aplicación

5

Modelamiento Matemático de Sistemas Eléctricos. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios

Ejemplos y ejercicios de aplicación

3 Practica Calificada No1 6

7 4 8

Modelamiento Matemático de Sistemas Mecánicos. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios. Modelamiento de sistemas Eléctricos y Mecánicos. Ejemplos prácticos. Ejercicios.

Practica Calificada 1 (Practica Calificada 1 Laboratorio)

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Simulación en Matlab y Simulink.

9

Modelamiento Matemático de Sistemas Electromecánicos. Motor DC controlado por voltaje de armadura. Diagrama de bloques, función de transferencia y ejercicios.

10

Desarrollo de las etapas del proyecto grupal. Revisión y asesoría del proyecto de control grupal en el dominio mecánico, eléctrico e informático.

Ejemplos y ejercicios de aplicación

11

Principios, Modelo matemático y pruebas experimentales de los sensores, actuadores y periféricos del proyecto de control.

Ejemplos y ejercicios de aplicación

5

Ejemplos y ejercicios de aplicación

6 Practica Calificada No2 12

Unidad 2 Análisis de respuesta temporal, transitoria, error en estado estacionario y estabilidad de los sistemas de control

13

Características de los sistemas de control realimentado: Sistemas en lazo abierto y lazo cerrado. Perturbaciones y variables manipuladas.

Practica Calificada 2 (Practica Calificada 2)

Ejemplos y ejercicios de aplicación

7 14

15

Análisis y simulación de sistemas de control en lazo abierto y cerrado.

Señales de prueba. Impulso ideal, escalón unitario, rampa unitaria y otro tipo de señales. Respuesta de sistemas de primer orden.

Aplicación con modelos simulación y uso de plantas de control

Ejemplos y ejercicios de aplicación

8 Respuesta de un sistema de primer orden. 16

17 9

Practica Calificada No3 18

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Respuesta de sistemas de segundo orden y orden superior, ante distintos tipos de entrada: impulso ideal, escalón unitario, rampa unitaria.

Simulación y prueba experimental.

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Practica Calificada 3 (Practica Calificada 3 Laboratorio)

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Especificaciones en el dominio del tiempo. Error en régimen permanente. Plano "s" y respuesta transitoria.

Ejemplos y ejercicios de aplicación

20

Respuesta de un sistema de segundo orden y orden superior. Características en el dominio del tiempo.

Simulación de sistemas de segundo orden

21

Análisis de estabilidad de los sistemas de control. Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz

Ejemplos y ejercicios de aplicación

11

Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz. 22

23

Repaso con ejercicios de diferentes respuestas de sistemas , especificaciones en el dominio del tiempo

Ejercicios y ejemplos de simulacion y uso de plantas de control

Ejemplos y ejercicios de aplicación

12 Practica Calificada No4 24

Unidad 3 Análisis de las acciones de control, sintonización e identificación de sistemas de control

25

Acciones de control proporcional (P), diferencial (D), integral (I)

Acciones de control proporcional (P), diferencial (D), integral (I) - Combinaciones

13 26

27

14

Sintonización de controladores basado en respuestas temporales deseadas.

Método de sintonizacion mediante ZieglerNichols 28

Practica Calificada 4 (Practica Calificada 4)

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Programación, simulación y análisis de los efectos y acciones de los controladores P, PI

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Simulacion y aplicaciones de los Sintonizadores para controladores.

29

Métodos de Identificación de sistemas: paramétricos y no paramétricos. Validación de la identificación

Ejemplos y ejercicios de aplicación

30

Ejemplos de Identificación de Sistemas. Identificación del sistema de su proyecto de control

Ejemplos y ejercicios de aplicación

15

31 16

Lugar Geométrico de las Raíces de un sistema de control. Condiciones del L. G. R.

Practica Calificada No5 32

33 17

Demostración de sus proyectos de fin de curso 34

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Estudio y análisis de respuesta en frecuencia de los sistemas de control.

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Practica Calificada 5 (Practica Calificada 5 Laboratorio)

Ejemplos y ejercicios de aplicación

Presentacion de sus proyectos de fin de curso

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Examen Final

Examen Final Individual (Examen Final Individual)

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