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Planilla de Actividades Curriculares
Código: E1237
Control Automático
Última Actualización de la Asignatura: 15/11/2017
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Descargar Planilla N°2 [PDF]CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA
| Carrera | Plan | Carácter | Cantidad de Semanas | Año | Semestre |
|---|---|---|---|---|---|
| 03023EE - Ingeniería en Energía Eléctrica | 2018 | Obligatoria |
Totales:
0
Clases:
0
Evaluaciones:
0
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3ro |
6º - |
CORRELATIVIDADES
INFORMACIÓN GENERAL
PLANTEL DOCENTE
- Profesor Titular -
- Ing.Puleston, Pablo Federico
- Jefe de Trabajos Prácticos -
- Ing.Zujew, Cristian Alejo
- Ayudante Diplomado -
- Ing.Fornaro, Pedro
OBJETIVOS
Desarrollar los elementos teóricos que permiten el análisis y la síntesis de sistemas de control de lazo cerrado, manipulados a partir de sus modelos matemáticos, según tres áreas: a) Conceptos matemáticos básicos y determinación de modelos lineales continuos. b) Análisis de sistemas desde el punto de vista de la respuesta. Caracterización y estabilidad. c) Diseño de controladores a partir de especificaciones. Los componentes de estos temas incluyen el aspecto denominado "clásico" de la Teoría del Control, conjuntamente con el tratamiento "moderno" basado en la representación por Modelo de Estados.
PROGRAMA SINTÉTICO
1. Introducción a los sistemas de lazo abierto y lazo cerrado. 2. Modelos matemáticos de sistemas de Ingeniería. 3. Representación de sistemas SISO con funciones de transferencia en el plano S. Algebra de bloques. 4. Análisis de la respuesta de sistemas lineales. Error de estado estacionario. 5. Métodos de análisis de estabilidad de sistemas a lazo cerrado. 6. Especificaciones de sistemas de control. Compensación por atraso y adelanto. 7. Controladores PID. 8. Modelado de sistemas por variables de estado y análisis en el espacio de estados. 9. Resolución de la ecuación de estados. Controlabilidad y Observabilidad. 10. Compensación por realimentación del Vector de Estados. Asignación de polos.
PROGRAMA ANALÍTICO
Año: 2023, semestre: 1
Vigencia: 14/08/2017 - Actualidad
1. Concepto de Sistema de Control. Clasificación de sistemas: Lazo abierto y cerrado, SISO y MIMO, lineales y nolineales. Componentes de sistemas de control real.
2. Modelos matemáticos de sistemas de ingeniería: eléctricos, mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc. Analogías eléctricas.
3. Enfoque clásico del control automático. Representación de sistemas SISO con funciones de transferencia en el plano S. Algebra de bloques.
4. Sistemas de primer y segundo orden. Polos dominantes. Error de estado estacionario. Tipos de sistema.
5. Estabilidad de sistemas continuos. Métodos de Routh y Lugar Geométrico de Raíces.
6. Métodos basados en la respuesta en frecuencia para el análisis de estabilidad: Nyquist y Bode. Márgenes de estabilidad.
7. Compensación de sistemas continuos. Especificaciones prácticas. Compensación por adelanto de fase. Compensación por atraso. Diseño usando diagramas de Lugar de Raíces y Bode.
8. Controladores industriales PID. Efectos sobre las características del sistema. Sintonía del controlador. Reglas de Ziegler & Nichols. Limitaciones en aplicaciones reales.
9. Enfoque de Control en el Espacio de Estados. Concepto de Estado. Formulación general del Modelo de Estados. Vinculación entre los sistemas físicos y la descripción por Modelo de estados. Modelos de estado de sistemas: eléctricos, térmicos, hidráulicos y mecánicos.
10. Diferentes representaciones de los sistemas a controlar. Formas canónicas. Transformación de estados. Interpretación en el espacio de estados. Vinculación entre los modos naturales del sistema y autovalores y autovectores.
11. Resolución temporal de la Ecuación de Estados. Matriz de transición de estados. Análisis en el dominio temporal y de Laplace.
10. Controlabilidad y Observabilidad: concepto y criterios para su determinación. Efectos de las cancelaciones.
11. Control por realimentación del Vector de Estados. Asignación de polos. Análisis del error de estado estacionario en sistemas descriptos por variables de estado. Extensión del modelo de estado para inclusión de acción integral.
Vigencia: 14/08/2017 - Actualidad
1. Concepto de Sistema de Control. Clasificación de sistemas: Lazo abierto y cerrado, SISO y MIMO, lineales y nolineales. Componentes de sistemas de control real.
2. Modelos matemáticos de sistemas de ingeniería: eléctricos, mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc. Analogías eléctricas.
3. Enfoque clásico del control automático. Representación de sistemas SISO con funciones de transferencia en el plano S. Algebra de bloques.
4. Sistemas de primer y segundo orden. Polos dominantes. Error de estado estacionario. Tipos de sistema.
5. Estabilidad de sistemas continuos. Métodos de Routh y Lugar Geométrico de Raíces.
6. Métodos basados en la respuesta en frecuencia para el análisis de estabilidad: Nyquist y Bode. Márgenes de estabilidad.
7. Compensación de sistemas continuos. Especificaciones prácticas. Compensación por adelanto de fase. Compensación por atraso. Diseño usando diagramas de Lugar de Raíces y Bode.
8. Controladores industriales PID. Efectos sobre las características del sistema. Sintonía del controlador. Reglas de Ziegler & Nichols. Limitaciones en aplicaciones reales.
9. Enfoque de Control en el Espacio de Estados. Concepto de Estado. Formulación general del Modelo de Estados. Vinculación entre los sistemas físicos y la descripción por Modelo de estados. Modelos de estado de sistemas: eléctricos, térmicos, hidráulicos y mecánicos.
10. Diferentes representaciones de los sistemas a controlar. Formas canónicas. Transformación de estados. Interpretación en el espacio de estados. Vinculación entre los modos naturales del sistema y autovalores y autovectores.
11. Resolución temporal de la Ecuación de Estados. Matriz de transición de estados. Análisis en el dominio temporal y de Laplace.
10. Controlabilidad y Observabilidad: concepto y criterios para su determinación. Efectos de las cancelaciones.
11. Control por realimentación del Vector de Estados. Asignación de polos. Análisis del error de estado estacionario en sistemas descriptos por variables de estado. Extensión del modelo de estado para inclusión de acción integral.
BIBLIOGRAFÍA
Año: 2023, semestre: 1
Vigencia: 14/08/2017 - Actualidad
• Sistemas de Control Automático.7ma Edición. Benjamin Kuo. [Prentice-Hall Inc.] (1997). Contiene todos los temas de la asignatura.
• Ingeniería de Control Moderna. K.Ogata. [Prentice-Hall] (1999). Contiene todos los temas de la asignatura.
• Feedback Control of Dynamical Systems. (2005) G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini. [Addison-Wesley Publishing Company]. Contiene todos los temas de la asignatura. Hay versiones en castellano.
• Control en el Espacio de Estado. Sergio Domínguez, Pascual Campoy, José María Sebastián, Agustín Jiménez. [Ed. Pearson / Prentice Hall] (2006). Colección: Automática y Robótica. Abarca específicamente contenidos de la segunda mitad de la asignatura.
• Fundamentos de control con MATLAB. Enrique Pino Bermudez. [Prentice-Hall] (2010). Contribuye a la utilización del programa Matlab en temas específicos de control automático, haciendo más atractivo el estudio de esta disciplina de la ingeniería, sobre todo en su vertiente práctica y de autoaprendizaje.
Vigencia: 14/08/2017 - Actualidad
• Sistemas de Control Automático.7ma Edición. Benjamin Kuo. [Prentice-Hall Inc.] (1997). Contiene todos los temas de la asignatura.
• Ingeniería de Control Moderna. K.Ogata. [Prentice-Hall] (1999). Contiene todos los temas de la asignatura.
• Feedback Control of Dynamical Systems. (2005) G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini. [Addison-Wesley Publishing Company]. Contiene todos los temas de la asignatura. Hay versiones en castellano.
• Control en el Espacio de Estado. Sergio Domínguez, Pascual Campoy, José María Sebastián, Agustín Jiménez. [Ed. Pearson / Prentice Hall] (2006). Colección: Automática y Robótica. Abarca específicamente contenidos de la segunda mitad de la asignatura.
• Fundamentos de control con MATLAB. Enrique Pino Bermudez. [Prentice-Hall] (2010). Contribuye a la utilización del programa Matlab en temas específicos de control automático, haciendo más atractivo el estudio de esta disciplina de la ingeniería, sobre todo en su vertiente práctica y de autoaprendizaje.
ACTIVIDADES PRÁCTICAS
Resolución de problemas: Requiere uso de computadoras. Laboratorios: 4 hs. Requiere uso de computadoras, instrumental y equipo didáctico específico. Las clases de problemas desarrollan y ahondan en temas fundamentales de los puntos 1 al 11 detallados en el Programa Analítico, haciendo hincapié en las posibles aplicaciones prácticas. En el marco de estas actividades prácticas se propone la exploración de problemas abiertos o parcialmente definidos, orientados a que el alumno pueda elaborarlos en una etapa de proyecto y diseño de algoritmos, para resolver problemas de control tanto en aplicaciones SISO como MIMO. Se espera que esta modalidad formativa genere en los alumnos bases sólidas para la interpretación de problemas de control aplicado y el desarrollo de soluciones para los mismos, tanto para su utilización particular en materias de años superiores, como en su posterior actividad como Ingenieros Electricistas.
METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA
Según los considerandos al respecto del plan de estudios vigente, la actividad de enseñanza-aprendizaje se concibe como un proceso continuo a lo largo del semestre, en el cual los alumnos van aprendiendo y siendo evaluados en forma progresiva, permitiendo la integración de conceptos y facilitando el posterior aprendizaje significativo de nuevos conocimientos. En la carga semanal prevista para Control Automático se realizan exposiciones teóricas, resolución de trabajos prácticos y laboratorios. Son objetivos de estas actividades:
* Presentar los contenidos teórico/prácticos del programa de la asignatura, posibilitando un mejor acceso del estudiante a la bibliografía sobre el tema.
* Motivar, mediante la resolución de trabajos prácticos, el acceso a la metodología de análisis y diseño de sistemas de control. Una herramienta fundamental en este aspecto es la utilización intensiva de programas de análisis, cálculo y simulación de sistemas dinámicos, disponibles en el Departamento de Electrotecnia.
* Verificar experimentalmente los conceptos adquiridos sobre plantas típicas.
* Evaluar el grado de asimilación y maduración de los conocimientos por el estudiante.
El trabajo realizado en las horas áulicas se complementa con horarios de consulta, que permiten la relación individual del estudiante con el personal de la cátedra para despejar dudas, y guiarlo en el estudio individual, fase imprescindible del proceso de aprendizaje.
* Presentar los contenidos teórico/prácticos del programa de la asignatura, posibilitando un mejor acceso del estudiante a la bibliografía sobre el tema.
* Motivar, mediante la resolución de trabajos prácticos, el acceso a la metodología de análisis y diseño de sistemas de control. Una herramienta fundamental en este aspecto es la utilización intensiva de programas de análisis, cálculo y simulación de sistemas dinámicos, disponibles en el Departamento de Electrotecnia.
* Verificar experimentalmente los conceptos adquiridos sobre plantas típicas.
* Evaluar el grado de asimilación y maduración de los conocimientos por el estudiante.
El trabajo realizado en las horas áulicas se complementa con horarios de consulta, que permiten la relación individual del estudiante con el personal de la cátedra para despejar dudas, y guiarlo en el estudio individual, fase imprescindible del proceso de aprendizaje.
SISTEMA DE EVALUACIÓN
La metodología de evaluación propuesta consiste en el planteamiento de problemas prácticos, básicamente de análisis y diseño, en los que el estudiante debe hallar una solución aceptable, en un tiempo razonable, fundamentando teóricamente los conceptos y herramientas utilizados. En general los ejercicios propuestos no tienen una solución única, a fin de poder evaluar: -La capacidad del estudiante para reconocer las características del problema a resolver. -El conocimiento teórico, su maduración y la habilidad adquirida en las metodologías de análisis y diseño prácticas. -El criterio utilizado en la selección de soluciones alternativas.
En relación al reglamento vigente de cátedra, cabe destacar que dadas las características de la asignatura, la misma no puede ser dividida en módulos independientes. Por lo tanto, la cátedra adopta una metodología estructurada a partir de una evaluación a mitad del semestre y una segunda evaluación (complementaria de la primera) en el mes de Noviembre. En caso de desaprobarse alguna de ellas, existen tres recuperatorios integradores de la materia en los meses de Diciembre y Febrero. El alumno puede rendir en las tres fechas de ser necesario, bastando, para promocionar la materia, con obtener una nota por encima de 6 en cualquiera de ellas. Los alumnos que obtuvieran calificación 4 o 5, disponen de fechas de examen final, que se aprueban con una calificación superior a los 4 puntos. Este sistema de evaluación se adecua a las características de la materia y, además, evita la acumulación de fechas de exámenes durante la segunda mitad del semestre, brindando al alumno más tiempo para adquirir y asimilar conocimientos. Cabe destacar que esta modalidad, con variaciones y mejoras, viene siendo utilizada por la cátedra con muy buenos resultados desde la implementación del Plan '88.
En relación al reglamento vigente de cátedra, cabe destacar que dadas las características de la asignatura, la misma no puede ser dividida en módulos independientes. Por lo tanto, la cátedra adopta una metodología estructurada a partir de una evaluación a mitad del semestre y una segunda evaluación (complementaria de la primera) en el mes de Noviembre. En caso de desaprobarse alguna de ellas, existen tres recuperatorios integradores de la materia en los meses de Diciembre y Febrero. El alumno puede rendir en las tres fechas de ser necesario, bastando, para promocionar la materia, con obtener una nota por encima de 6 en cualquiera de ellas. Los alumnos que obtuvieran calificación 4 o 5, disponen de fechas de examen final, que se aprueban con una calificación superior a los 4 puntos. Este sistema de evaluación se adecua a las características de la materia y, además, evita la acumulación de fechas de exámenes durante la segunda mitad del semestre, brindando al alumno más tiempo para adquirir y asimilar conocimientos. Cabe destacar que esta modalidad, con variaciones y mejoras, viene siendo utilizada por la cátedra con muy buenos resultados desde la implementación del Plan '88.
MATERIAL DIDÁCTICO
Guías de Trabajos Prácticos.
Guías de Ejercicios Resueltos.
Apuntes realizados por docentes del Área Control, FI-UNLP.
Guías de Ejercicios Resueltos.
Apuntes realizados por docentes del Área Control, FI-UNLP.