Última actualización: 03/04/2019


Curso Académico: 2019/2020

Ingeniería de Control II
(15693)
Titulación: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales (256)


Coordinador/a: MORENO LORENTE, LUIS ENRIQUE

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Ingeniería de Control I
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.Más información en este enlace
El objetivo de este curso es que el estudiante conozca los conceptos básicos necesarios para realizar el control por computador de un sistema tanto por métodos clásicos como en el espacio de estados. Para lograr estos objetivos, el alumno debe adquirir una serie de conocimientos y capacidades. Por lo que se refiere a los conocimientos, al finalizar el curso el estudiante será capaz de: 1. Obtener la transformada z de una secuencia discreta dada y la secuencia temporal correspondiente a una función en z, así como de resolver la ecuación en diferencias de un sistema lineal invariante, obtener su función de transferencia en z y la respuesta temporal. 2. Elegir un periodo de muestreo adecuado. Obtener la función de transferencia de un sistema continuo con un bloqueador y un muestreador. Obtener la función de transferencia en bucle cerrado de un sistema de control digital y determinar el error en régimen permanente. 3. Determinar la estabilidad de un sistema en bucle abierto y de un sistema realimentado. Obtener el lugar de las raíces de un sistema discreto, y caracterizar la respuesta que tendrá un sistema a una entrada escalón en base al lugar de las raíces. 4. Discretizar un regulador continuo. Diseñar mediante el lugar de las raíces reguladores discretos P, PD, PI y PID. Diseñar un regulador discreto por síntesis directa. 5. Obtener el modelo en el espacio de estado de un sistema a partir de ecuaciones diferenciales o de la función de transferencia. Obtener la función de transferencia a partir de la representación de estado. Obtener un modelo linealizado de un sistema no lineal. 6. Obtener la solución de la ecuación de estado de un modelo lineal de tiempo continuo. Obtener el modelo en tiempo discreto a partir de la solución del modelo de estado en tiempo continuo (matriz de transición). Obtener la solución de las ecuaciones de estado de un sistema en tiempo discreto. Obtener representaciones de estado equivalentes de un sistema mediante transformaciones de los vectores de la base. 7. Determinar la controlabilidad de estado y salida de un sistema, y su observabilidad. 8. Diseñar sistemas de control en el espacio de estados usando el método de posicionamiento de polos. 9. Diseñar observador del estado interno de un sistema y determinar su efecto. Estudio de la dinámica del observador de orden completo y sobre el sistema de control en el que se introduce. Diseñar observadores de orden mínimo. En cuanto a las capacidades generales o destrezas, durante el curso se trabajarán: a. Visión de conjunto respecto al problema de control de un sistema dinámico lineal tanto con técnicas basadas en la función de transferencia como en el espacio de estados. b. Habilidad para diseñar controladores para sistemas dinámicos lineales, así como para analizar e interpretar los resultados. Esta capacidad se trabajará especialmente en las prácticas de laboratorio así como en la resolución y discusión de casos de estudio. c. Capacidad para trabajar en equipo de forma cooperativa, crítica y respetuosa con las soluciones propuestas por los demás, creativa y responsable como miembro de un equipo, para realizar los diseños considerados, repartiendo la carga de trabajo para afrontar problemas complejos. Esta capacidad se trabajará tanto en las prácticas de laboratorio, que se realizarán en equipo, como en la resolución de ejercicios, debates y tutorías que también podrán tener carácter grupal. d. Reconocimiento de la necesidad de un aprendizaje continuo y la habilidad de obtener y aplicar la información requerida accediendo a literatura técnica relacionada con el ámbito de la asignatura tanto en español como en inglés. Capacidad de acceder a la información requerida para conocer los detalles de una configuración concreta. e. Habilidad para comunicarse de forma efectiva tanto de manera oral, escrita o gráfica tanto en español como en inglés a lo largo del desarrollo de las actividades propuestas en la asignatura (ejercicios, debates, prácticas, et
Descripción de contenidos: Programa
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.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
Las actividades que se llevan a cabo en la impartición de la asignatura son: 1. Clases magistrales. 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. Sesiones en las que se plantean problemas y se deja a los estudiantes en grupos que planteen sus soluciones. 3. Laboratorios. A los alumnos (en equipos de 2 ó 3) se les propondrán tres casos prácticos de estudio, deberán estudiarlos y posteriormente sacar los datos de simulación y analizarlos. Se utilizará el conocimiento de los temas tratados en clases magistrales y clases prácticas en la asignatura. Se hará un estudio previo, se trabajará en el laboratorio y posteriormente se entregará un informe escrito con los resultados y soluciones propuestas.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 0
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 100
Bibliografía básica
  • DeRusso, P.M.; Roy, R.J. and Close, C.M.. State Variables for Engineers. Wiley. 1965
  • Martín, F.. Problemas de Ingeniería de Control para Sistemas Discretos. CopyRed.
  • Moreno, L.; Garrido, S. y Balaguer, C.. Ingeniería de Control. Ariel.
  • Ogata, K.. Discrete-Time Control Systems. Prentice Hall.
Bibliografía complementaria
  • Franklin, G.F; Powell, J.D. y Workman, M.. Digital control of dynamic systems. Addison Wesley. 1998

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.