Ingeniería de Control I

Al terminar con éxito esta asignatura, los estudiantes serán capaces de: 1. Tener una comprensión sistemática de los conceptos y aspectos clave del diseño de controladores discretos mediante su análisis en el dominio temporal (espacio de estados) y frecuencial (función de transferencia). 2. Tener un conocimiento adecuado de su rama de ingeniería que incluya algún conocimiento a la vanguardia de su campo en ingeniería de control. 3. Aplicar su conocimiento y comprensión de ingeniería de control para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería utilizando métodos establecidos para el análisis temporal y frecuencial de sistemas de control discretos. 4. Aplicar sus conocimientos para desarrollar y llevar a cabo diseños de controladores discretos que cumplan unos requisitos específicos. 5. Tener comprensión de los diferentes métodos de diseño de controladores en el dominio discreto y la capacidad para utilizarlos. 6. Tener competencias técnicas y de laboratorio para implementar los sistemas de control discretos en plataformas reales. 7. Seleccionar y utilizar equipos, herramientas y métodos adecuados para el diseño e implementación de controladores discretos. 8. Combinar la teoría y la práctica para resolver problemas de diseño e implementación de controladores discretos. 9. Tener comprensión de métodos y técnicas aplicables en el ámbito de ingeniería de control y sus limitaciones.

El programa se descompone del siguiente modo: Primera Parte: 1. Transformada Z. 1.1 Modelado de un sistema en tiempo discreto. 1.2 Ecuación en diferencias. 1.3 Transformada z, inversa y propiedades. 1.4 Solución de la ecuación en diferencias. 2. Obtención de la función de transferencia. 2.1 Muestreo y bloqueo. 2.2 Obtención de la función de transferencia en z. 2.3 Teorema del muestreo. 3. Análisis de la estabilidad. 3.1 Análisis de la estabilidad en el plano z. 3.2 Planos s y z. 3.3 Criterio de estabilidad de Jury. 3.4 Lugar de las raíces en el plano z. 3.5 Análisis de la respuesta de un sistema. 4. Discretización de sistemas continuos. 4.1 Discretización de un sistema en tiempo continuo. 4.2 Función de transferencia discreta equivalente. 4.3 Función de transferencia muestreada de un lazo de control. 4.4 Discretización de un controlador analógico. 5. Diseño de controladores PID discretos. 5.1 Controladores PID en tiempo discreto. 5.2 Discretización de un controlador PID analógico. 5.3 Determinación de la frecuencia de muestreo. 5.4 Diseño de controladores PID discretos mediante el lugar de las raíces. 5.5 Estructura de un controlador PID discreto real. 6. Diseño de reguladores por síntesis directa. 6.1 Diseño de reguladores por síntesis directa. 6.2 Restricciones: realización física y estabilidad. 6.3 Conveniencia de simplicidad. Segunda Parte: 7. Modelado y Análisis de Sistemas en el Espacio de Estados. 7.1 Introducción al concepto de estado y de espacio de estados. 7.2 Sistemas dinámicos. 7.3 Linealidad e invarianza. 7.4 Linealización. 7.5 Representación de sistemas en el espacio de estados. 7.6 Interconexión de sistemas. 7.7 Obtención del modelo de estado. 7.8 Transformaciones lineales. 7.9 Obtención de la función de transferencia a partir del modelo de estado. 8. Solución de las ecuaciones de estado. 8.1 Matriz de transición. 8.2 Cálculo de la matriz de transición. Propiedades. 8.3 Solución de las ecuaciones de estado en sistemas de tiempo discreto. 9. Control por realimentación de estado. 9.1 Controlabilidad y observabilidad. 9.2 Controlabilidad completa de estado de un sistema. 9.3 Controlabilidad completa de salida de un sistema. 9.4 Observabilidad completa de estado de un sistema. 9.5 Invarianza de la controlabilidad y observabilidad ante transformaciones. 9.6 Control por realimentación de estado: método de posicionamiento de polos. 9.7 Ajuste de las posiciones de los polos en cadena cerrada. 9.8 Ajuste de la ganancia. 9.9 Modificación del tipo de un sistema. 10. Diseño de observadores de estado. 10.1 Concepto de observador de estado. 10.2 Condiciones para la observación del estado. 10.3 Observador de estado de orden completo. 10.4 Dinámica del error en el observador de orden completo. 10.5 Diseño de la matriz de ganancias de la realimentación del observador. 10.6 Dinámica en bucle cerrado del sistema con realimentación de estado y observador de estado. 10.7 Observador de orden mínimo.

Las actividades que se llevan a cabo en la impartición de la asignatura son: 1. Clases magistrales (en modalidad síncrona e interactiva a través de Blackboard Collaborate). Presentación de los principales conceptos. Discusión y aclaración de dudas sobre los conceptos. Se trabajará sobre transparencias que se les darán a los alumnos para facilitar el aprendizaje además de un texto o textos básicos de referencia requeridos en la asignatura. 2. Clases de ejercicios prácticos (en modalidad presencial). Sesiones en las que se plantean problemas y se deja a los estudiantes en grupos que planteen sus soluciones. 3. Laboratorios. A los alumnos se les propondrán dos casos prácticos de estudio para realizar en Matlab (en modalidad síncrona e interactiva a través de Blackboard Collaborate), deberán estudiarlos y posteriormente sacar los datos de simulación y analizarlos. Además, realizarán un tercer caso práctico experimental en el laboratorio usando los servomotores disponibles a tal fin, en el que implementarán los controladores diseñados en los casos prácticos anteriores.