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Timestamp: 2018-05-20 13:58:54+00:00

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PROGRAMA DEL CURSO: CONTROL I
AREA: Area V: Electronica y Microprocesadores AÑO: 2004 (Id: 2919)
INGENIERIA ELECTRONICA CON ORIENTACION EN SISTEMAS 3/03 15 90
Responsable GUARNES, MIGUEL ANGEL 20 hs. PROFESOR TITULAR EXC. Efectivo
1.5 Hs.
Los alumnos ya han aprendido en las asignaturas precedentes Matematica aplicada, y Señales y Sistemas en las que se imparten los conocimientos basicos a emplear en Control I.
Los sistemas de control son de aplicación fundamental en la industria, aeronautica, automoviles, procesos quimicos, maquinas herramientas computarizadas, control de calidad de productos, lineas de ensamblado automatico, tecnologia espacial, sistemas de transposte, sistemas de potencia, robotica y muchos otros.
En esta asignatura se estudian los controles llamados de tiempo continuos, y en la asignatura Control II se estudiaran los controladores de tiempo discreto.
En esta asignatura se imparten los conocimientos para modelar, identificar y simular sistemas dinamicos. Se analiza como responden los distintos tipos de sistemas ante diferentes señales de entrada, señales de perturbacion, y cambios en los parametros del sistema. Se estudia la respuesta transitoria y estable de los sistemas ante diferentes entradas, se definen parametros que permiten comparar cualitativa y cuantitativamente las respuestas. Esto se denomina analisis en el dominio temporal.
Se analiza la respuesta de los sistemas en el dominio de la frecuencia, es decir como responden ante señales de tipo periodicas senoidales de diferentes frecuencias.
Se presentan el diseño de controladores con especificaciones en el dominio temporal y frecuencial.
Se emplean software de computacion dedicados a control para modelar, simular, y diseñar sistemas de control.
Se pretende como objetivo que al finalizar el curso los alumnos se encuentren capacitados para:
1- Modelar un sistema fisico y dinamicos a partir de las leyes que los gobiernan, representando los modelos por ecuaciones diferenciales, función de transferencia, diagramas de flujo señal.
2- Simular el comportamiento de sistemas de control empleando software dedicado al Control.
3- Analizar su comportamiento temporal y frecuencial a partir del analis matematico, grafico y por inspeccion de las formas de representacion antes mencionadas.
4- Diseñar diferentes tipos controladores a partir de especificaciones dadas en el dominio temporal y/o frecuencial.
Definiciones: plantas, procesos, sistemas, control realimentado, sistemas de control automático, sistemas de regulación automática, sistemas de control de lazo abierto, sistemas de control de lazo cerrado, sistemas de control adaptables, sistemas de control con aprendizaje.
1.2 Clasificación de sistemas de control: sistemas de control de tiempo de continuo vs. de tiempo discreto, sistemas de control de una entrada y una salida vs. sistemas con entradas y salidas múltiples, de control de parámetros concentrados vs. sistemas con parámetros distribuidos, sistemas de control lineales en el tiempo vs. sistemas de control no lineales, sistemas invariantes en el tiempo vs. sistemas variantes con el tiempo.
1.3 Efectos de la realimentación: efectos en la ganancia global, efecto en la estabilidad, efecto en la sensibilidad, efecto en las perturbaciones externas y ruido.
1.4 Proceso de diseño de un sistema de control
1.5 Ejemplos de sistemas de control
Tema 2: FUNCIONES DE TRANSFERENCIA, DIAGRAMAS DE BLOQUES Y GRAFICAS DE FLUJO SEÑALES
2.1 Respuesta al impulso y función de transferencia de sistemas lineales.
2.2 Diagrama de bloques de un sistema de control. Diagramas de bloques y funciones de transferencia. Álgebra de diagramas de bloques.
2. Gráficas de flujo señal. Álgebra de las gráficas de flujo señales.
2.3 Diagramas de estado. Conversiones: de ecuaciones diferenciales al diagrama de estado, de diagrama de estado a la función de transferencia, de diagrama de estado a las ecuaciones de estado y de salida.
Tema 3: Modelo matemático de sistemas físicos
3.1 Circuitos eléctricos
3.2 Sistemas mecánicos: movimiento de traslación, movimiento de rotación, trenes de engranajes y poleas.
3.3 Sensores y acondicionadores de señales
3.4 Motores de corriente continua
3.5 Sistemas de nivel de líquido
3.6 Sistemas térmicos
TEMA 4: ESTABILIDAD
4.1 Criterios de estabilidad aplicados a modelos de funciones de transferencia y a modelos de estados lineales.
4.2 Métodos para determinar la estabilidad
4.3 Criterios de Routh-Hurwitz
TEMA 5: ANALISIS DE SISTEMAS DE CONTROL EN EL DOMINIO DEL TIEMPO
5.1 Respuesta en el tiempo de sistemas de tiempo continuo
5.2 Señales de prueba para obtener la respuesta en el tiempo de sistemas de control
5.3 Error en estado estable
5.4 Respuesta al escalón unitario y especificaciones en el dominio del tiempo
5.5 Respuesta transitoria de sistemas de segundo orden
5.6 Efectos de añadir polos y ceros a las funciones de transferencia
5.7 Polos dominantes de las funciones de transferencia
5.8 Aproximación a sistemas de orden superior por sistemas de bajo orden
TEMA 6: TECNICA DEL LUGAR DE LAS RAICES
6.1 Propiedades y Construcción del lugar de las raíces
6.2 Solución por computadora
6.3 Aspectos importantes sobre la construcción del lugar de las raices
6.4 Contorno de las raíces: variación de parámetros múltiples
TEMA 7: ANALISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA
7.2 Efectos de la adición de ceros y polos en la función de transferencia de trayectoria directa
7.3 Criterio de estabilidad de Nyquist
7.4 Criterio de Nyquist para sistemas de fase mínima y para sistemas de fase no mínima
7.5 Relación entre el lugar geométrico de las raíces y el diagrama de Nyquist
7.6 Analisis de estabilidad de sistemas en lazos múltiples
7.7 Estabilidad relativa: margen de ganancia y margen de fase
7.8 Análisis de estabilidad con diagramas de Bode
TEMA 8: DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL
8.1 Controlador PD
8.2 Controlador PI
8.3 Controlador PID
8.4 Control de adelanto de fase
8.5 Controlador de atraso de fase
8.6 Diseño mediante cancelación de polos y ceros: Filtro de muesca
8.7 Control mediante realimentación de estado
Introducción al Matlab y Simulink.
Dado que los alumnos ya han comenzado a emplear Matlab en la materia Señales y Sistemas, se presentan las nuevas herramientas que se emplearán en las siguientes prácticas.
Representación de matrices. Operaciones con matrices. Determinación de las raíces de una ecuación. etc.
PRACTICA 2 FUNCIONES DE TRANSFERENCIA, DIAGRAMAS DE BLOQUES Y GRAFICAS DE FLUJO SEÑALES
Resolución de ejercicios: determinación de la función de transferencia de sistemas representados por ecuaciones diferenciales, diagramas de bloques, diagramas de flujo señal, ecuaciones de estado, a partir de polos y ceros, conversiones entre función de transferencia y ecuaciones de estado.
Modelación utilizando Matlab. Modelación utilizando Simulink.
PRACTICA 3 MODELACION DE SISTEMAS FISICOS
Resolución de ejercicios: Determinación de la función de transferencia y ecuaciones de estado de diferentes tipos de sistemas físicos: mecánicos de traslación y de rotación, circuitos eléctricos, electromecánicos (motores de corriente continua), sistemas de engranajes, sistemas de nivel de líquidos, sistemas térmicos. Empleo de diferentes técnicas.
PRACTICA 4 ESTABILIDAD
Resolución de ejercicios empleando el criterio de Routh-Hurwotz. Resolución empleando Matlab.
PRACTICA 5: ANALISIS DE SISTEMAS DE CONTROL EN EL DOMINIO DEL TIEMPO
Ejercicios: Determinación de la respuesta transitoria de sistemas a partir de la función de transferencia, de la representación por ecuaciones de estado.
Determinación de la respuesta transitoria y en estado estable. Diseño de sistemas en el dominio temporal.
Simulación analógica empleando Matlab.
Respuesta en el tiempo desde la función de transferencia. Respuesta en el tiempo desde polos y ceros.
Respuesta a una entrada escalón. Respuesta a una entrada impulso. Respuesta a una entrada en rampa.
Determinación de: error de estado estacionario, tiempo de establecimiento, tiempo de crecimiento, etc.
PRACTICA 6: TECNICA DEL LUGAR DE LAS RAICES
Resolución de ejercicios obtención del lugar de las raíces. Diseño por medio del lugar de las raíces. Utilización de Matlab y herramientas GUI de Matlab para la obtención del lugar de las raíces.
PRACTICA 7: ANALISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA
Resolución de ejercicios de representación de diagramas de Bode, diagramas de Nyquist. Realización del análisis de los sistemas a partir de estos diagramas. Utilización de Matlab para la representación de los diagramas.
Diseño, simulación y análisis de controladores PID utilizando Matlab y simulink.
Resolución de ejercicios de controladores de atraso y adelanto de fase. Utilización de Matlab para el diseño de controladores de adelanto y atraso de fase.
A- Condiciones Generales
1- Esta asignatura no es promocional
2- Esta asignatura no puede rendirse en forma libre
B- Parciales
1- Número de parciales: La materia consta de parciales
Parcial 1: Tema 1 y 2
Parcial 2: Temas 3, 4 y 5
Parcial 3: Temas: 6, 7 y 8
2 Evaluación de los parciales: Cada parcial se aprueba con siete o mas puntos.
3 Recuperación: Cada parcial tiene una recuperación, pero un alumno no puede recuperar mas de dos parciales.
4 Recuperación Extraordinaria. Al finalizar el curso se podrá recuperar solamente un parcial. Los alumnos que en el listado suministrado por Departamento Alumnos figuren como trabajadores tienen derecho a una recuperación adicional. Esto significa que estos alumnos pueden recuperar hasta dos parciales.
Esta es la última instancia, es decir que deben aprobarse todos los parciales rendidos en forma extraordinaria.
C- PRACTICAS
1- Se debe presentarse un informe individual. El informe debe contener los enunciados, resolución detallada, programas fuentes de Matlab, resultados de su ejecución y gráficas correspondientes. Cada práctica se aprueba con mas del setenta por ciento de los ejercicios correctos.
2- El plazo para la presentación de cada informe es de una semana a partir de la finalización de la misma.
3- Cada práctica se aprueba con mas del setenta por ciento de los ejercicios que la componen correctos.
4- Se deben aprobar mas de seis de las prácticas
1- Sistemas de control automático –Séptima edición- Benjamín Kuo – Prentice may Hispanoamericana -1996
2- Ingeniería de control moderna- Tercera edición- Katsuhiko Ogata – Prentice Hall Hispanoamericana – 1998
3- Sistemas de control para ingeniería – Tercera Edición en inglés, primera edición en español– Norman S. Nise – CECSA – 2002
4- Ingeniería de control utilizando Matlab – primera edición en español - Katsuhiko Ogata – Prentice Hall -1999
5- Using Matlab to analize and design control systems – Second edition – Naomi Eric Leonard and William S. Levine – Addison Wesley Publishing Company – 1995
1- Acceso a Software de Autoaprendizaje de Control por Internet. Acceso permitido gentilmente por el Dr. Pascual Campoy de la Universidad Politecnica de Madrid. Este software es el resultado de un proyecto educativo de dicha universidad, y es empleado por el profesor para enseñanza, generación de ejercicios, autoevaluación.
2- Publicaciones \"Instrumentación Medición y Control\"
3- Manuales Matlab, y tutoriales: Simulink, Calculo Simbolico, Herramienta GUI, etc.
4- CD conteniendo tutoriales sobre Control
5- Paginas Web de Internet
Definiciones: plantas, procesos, sistemas, control realimentado, sistemas de control automático, sistemas de control de lazo abierto, sistemas de control de lazo cerrado, etc.
Efectos de la realimentación:
Proceso de diseño de un sistema de control
Respuesta al impulso y función de transferencia de sistemas lineales.
Gráficas de flujo señal.
Conversiones entre diferentes representaciones de sistemas
Sensores y acondicionadores de señales
Sistemas de nivel de líquido
Métodos para determinar la estabilidad
Criterios de Routh-Hurwitz
Respuesta en el tiempo de sistemas de tiempo continuo
Propiedades y Construcción del lugar de las raíces
Solución por computadora
Construcción del lugar de las raices

References: Resolución 

Resolución 

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