Objetivos de la asignatura
- Conocimiento y dominio de la terminología utilizada en el campo de la Ingeniería de Sistema y Automática.
- Aprendizaje de las tres fases en el proceso teórico de diseño de un sistema de control:
- Modelado del proceso o planta a controlar. En concreto, su representación externa o relación entrada-salida.
- Análisis del comportamiento de la planta con la ayuda del modelo matemático obtenido en la fase anterior. Dominio de las herramientas de análisis útiles para dicho fin.
- Diseño de sistemas de control para que el conjunto completo de planta más controlador tenga un comportamiento preespecificado.
- Manejo de paquetes informáticos de simulación de procesos, los cuales son útiles para la fases de análisis y diseño de sistemas de control.
- Al final del curso, los estudiantes habrán adquirido los principios básicos de la teoría de control clásica aplicados a procesos de diferente naturaleza (eléctricos, mecánicos, electromecánicos, térmicos, etc) con el objetivo de diseñar controladores que logren un comportamiento satisfactorio del sistema completo.
- Aparte de estos objetivos específicos de la asignatura, también es interesante que el estudiante realice trabajo en grupo y que adquiera habilidad para la presentación, tanto oral como escrita, de informes de prácticas.
Competencias
- Utilizar adecuadamente la terminología y los conceptos del área de la Ingeniería de Sistemas y Automática, tanto en presentaciones orales como escritas.
- Construir correctamente modelos matemáticos para sistema eléctricos, mecánicos, electromecánicos, etc. usando la representación externa.
- Aplicar correctamente el criterio de Routh-Hurwitz para analizar la estabilidad de sistemas lineales y continuos.
- Analizar adecuadamente el comportamiento de sistemas lineales y continuos tanto en régimen transitorio como en régimen permanente.
- Utilizar adecuadamente la técnica del Lugar de las Raíces para el análisis de sistemas lineales y continuos.
- Diseñar correctamente controladores PID para que la dinámica del sistema satisfaga unas especificaciones prefijadas.
- Utilizar adecuadamente el programa “Scilab” tanto para realizar simulaciones del comportamiento dinámico de un sistema como para diseñar controladores PID.
Prerrequisitos o recomendaciones para cursar la asignatura
Conocimientos básicos de Matemáticas. En concreto: resolución de ecuaciones diferenciales lineales de parámetros constantes y conocimiento de la transformada de Laplace.
Descripción
Este curso cubre los fundamentos de análisis de señales y sistemas en el dominio continuo, así como de los sistemas realimentados y el control automático de sistemas dinámicos continuos (físicos, químicos, biológicos, electrónicos, de potencia, electromecánicos, etc). Los contenidos incluyen el análisis de sistemas mediante la función transferencia, el estudio de sistemas realimentados, la estabilidad de estos, el lugar de las raíces y el diseño de controladores basados en el uso de la función de transferencia.
En definitiva, como se menciona en los objetivos que se desean conseguir, en esta asignatura se van a estudiar las tres fases necesarias para realizar un diseño de un sistema de control: Modelado matemático del sistema que se quiere controlar, Análisis del mismos mediante una serie de herramientas matemáticas y gráficas, y finalmente, el diseño del regulador o controlador que permita satisfacer al sistema las especificaciones de comportamiento deseadas.
Temario teórico
- Introducción a los sistemas de control
- Métodos matemáticos
- Modelización de los sistemas físicos
- Descripción externa de sistemas dinámicos
- Estabilidad
- Análisis de los regímenes transitorio y permanente
- El lugar de las raíces
- Diseño de sistemas de control. Sintonía de PID's
Temario práctico
- Introducción a los sistemas de control
- Programa de simulación de sistemas Scilab y Scicos
- Modelización de sistemas físicos enfocados al control de procesos
- Análisis de un sistema de control a partir de su modelo matemático
- Diseño de un sistema de control
- Implementación física real de un sistema de control mediante un laboratorio remoto (ver actividades propuestas)
Metodología de aprendizaje y criterios de evaluación
Los contenidos teóricos, en los que se exponen los conceptos básicos, se complementan con ejemplos prácticos de resolución de problemas. Aparte de los problemas resueltos por el profesor se proponen otros problemas para ser resueltos por los alumnos. La parte práctica se basa en un programa de libre distribución, Scilab, que permite el diseño de controladores y su simulación. Los programas de ordenador que se desarrollan en la parte de simulación del laboratorio sirven también como herramienta auxiliar para la resolución de los problemas.
Para la evaluación de la asignatura se consideran herramientas apropiadas la realización de examen teórico/práctico, la realización de trabajos dirigidos y de prácticas obligatorias y evaluadas. También son herramientas apropiadas los informes de resolución de problemas, los informes de prácticas y la presentación pública de trabajos.
Cronograma
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Bloques Temáticos |
Tiempo previsto para el aprendizaje |
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Capítulo 1. Introducción al control automático |
3 horas |
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Capítulo 2. La transformada de Laplace |
5 horas |
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Capítulo 3. Modelización de sistemas físicos |
13 horas |
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Capítulo 4. Descripción Externa |
24 horas |
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Capítulo 5. Estabilidad |
10 horas |
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Capítulo 6. Régimen transitorio |
25 horas |
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Capítulo 7. Realimentación |
12 horas |
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Capítulo 8. Régimen permanente |
12 horas |
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Capítulo 9. El Lugar de la Raíces |
20 horas |
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Capítulo 10. Diseño de sistemas de control. Sintonía de PIDs |
26 horas |
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Total |
150 horas |
El resto del tiempo previsto, 75 horas, se utilizará para la realización de las prácticas propuestas, así como para profundizar en otros aspectos de las materias del temario, para realizar la búsqueda bibliográfica necesaria, realizar pruebas de auto-avaluación, y otras tareas.
Actividades complementarias
- Asistencia a la presentación de trabajos dirigidos del área de Ingeniería de Sistemas y Automática durante el transcurso de las Jornadas de Ingeniería Electrónica que se celebran anualmente en el Departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU.
- Asistencia a otras actividades de misma naturaleza en las distintas Escuelas de Ingenieros.