CÁTEDRA

TEORÍA DE CONTROL

RESPONSABLE DE LA CÁTEDRA

Augusto José ZUMÁRRAGA

CARRERA

INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN

CARACTERÍSTICAS DE LA ASIGNATURA

PLAN DE ESTUDIOS 2008

ORDENANZA CSU. Nº ORDENANZA CSU. Nº 1150 OBLIGATORIA ELECTIVA ANUAL PRIMER CUATRIMESTRE SEGUNDO CUATRIMESTRE NIVEL / AÑO HORAS CÁTEDRA SEMANALES

X

X

4º

3

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Comprender la Teoría de Control Automático.

Aplicar las Herramientas Analíticas, Gráficas y de Simulación de la Teoría de Control

Automático.

Modelar Sistemas Lineales, y en Fase de Síntesis, identificar el Tipo de Control a emplear

en el Modelado en base a especificaciones deseadas de Comportamiento Dinámico y en

Régimen Permanente.

Aplicar Criterios de Optimización.

Diseñar un Algoritmo Computacional que lo ejecute.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

UNIDAD TEMÁTICA 1: ANÁLISIS DE PROCESOS DINÁMICOS Brindar un marco conceptual y matemático para analizar las características de un proceso dinámico. UNIDAD TEMÁTICA 2: ANÁLISIS DE SISTEMAS REALIMENTADOS Brindar un marco conceptual y matemático para analizar la dinámica de sistemas realimentados, y brindar nociones acerca de la síntesis de la dinámica de un controlador. UNIDAD TEMÁTICA 3: CONTROL AUTOMÁTICO Se analiza la utilidad de la realimentación artificial en distintos escenarios, y la forma de sintetizarla. UNIDAD TEMÁTICA 4: ASPECTOS TECNOLÓGICOS Aportar elementos para comprender la realidad tecnológica de los sistemas de control automático y su interacción con otros sistemas de información. UNIDAD TEMÁTICA 5: CONTROL DIGITAL Comprender los aspectos asociados a la implementación de controladores en tiempo discreto, y en particular mediante procesadores digitales.

CONTENIDOS CONTENIDOS SINTÉTICOS

Modelado de Sistemas de Control

Análisis de la Respuesta de los Sistemas de Control

Función de Transferencia

Respuesta Temporal y su Relación con el Diagrama Cero Polar

Diagramas en Bloque

Error en Régimen Permanente, Tipo de Sistemas

Régimen Transitorio, Estabilidad Absoluta y Relativa

Modelado en Variable de Estado

Controlabilidad y Observabilidad

Sistemas de Control Discretos

Estabilidad de Sistemas Muestreados

Sistemas de Control Industrial Basados en Computadoras

CONTENIDOS ANALÍTICOS

UNIDAD TEMÁTICA 1: ANÁLISIS DE PROCESOS DINÁMICOS 1.- Introducción 2.- Modelado 3.- Análisis en el Espacio de Estado 4.- Linealización y Solución con Transformada de Laplace 5.- Análisis de la Función de Transferencia 6.- Análisis de Respuesta en Frecuencia 7.- Muestreo y Análisis en Tiempo Discreto

UNIDAD TEMÁTICA 2: ANÁLISIS DE SISTEMAS REALIMENTADOS

1.- Efectos de la Realimentación y Análisis en Estado Estacionario 2.- Lugar de Raíces 3.- Criterio de Estabilidad de Nyquist 4.- Respuesta en Frecuencia de Lazo Cerrado

UNIDAD TEMÁTICA 3: CONTROL AUTOMÁTICO

1.- Motivación 2.- Definición de Requerimientos 3.- Control PID 4.- Compensadores SISO 5.- Realimentación de Estado

UNIDAD TEMÁTICA 4: ASPECTOS TECNOLÓGICOS

1.- Instrumentación 2.- Controladores 3.- Sistemas SCADA

UNIDAD TEMÁTICA 5: CONTROL DIGITAL

1.- Análisis en tiempo discreto 2.- Algoritmos de control digital

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA

TITULO AUTOR EDITORIAL AÑO DE

EDICIÓN/ISBN

EJEM.

DISP.

Ingeniería de Control

Moderna Kastuhiko Ogata

Prentice

Hall

1993/

968-880-234-4

Sistemas de Control

Automático Benjamin Kuo

Prentice

Hall

1996/

968-880-723-0

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

TITULO AUTOR EDITORIAL

AÑO DE

EDICIÓN/ISB

N

EJEMP

LARES

DISPO

NIBLES

Sistemas de Control en

Tiempo Discreto Kastuhiko Ogata

Prentice

Hall

1996/

968-880-539-4

Sistemas de Control

Moderno R.Dorf & R.Bishop

Prentice

Hall

2005/

84-205-4401-9

Matemáticas Avanzadas

para Ingeniería P.V. O’Neil CECSA

1994/

968-26-1236-5

Applied Chaos Theory.

A Paradigm for complexity A.B.Cambel

Academic

Press

1993/

0-12-155940-8

FORMACIÓN PRÁCTICA

FORMACIÓN EXPERIMENTAL: 8 horas

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE INGENIERÍA: 8 horas

ACTIVIDADES DE PROYECTO Y DISEÑO: 0 horas

ARTICULACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS

ASIGNATURAS CON QUE SE VINCULA

Toma:

De ALGEBRA Y GEOMETRÍA ANALÍTICA, ANÁLISIS MATEMÁTICO I y II, y MATEMÁTICA

SUPERIOR, las herramientas de análisis matemático necesarias para el desarrollo de la

materia; de FÍSICA I Y II los conceptos de modelado matemático de procesos dinámicos

simples utilizados como ejemplos para el desarrollo de algunos conceptos relacionados con

dinámica de sistemas; de COMUNICACIONES se toman referencias para presentar el

concepto de respuesta en frecuencia y muestreo.

Provee:

CORRELATIVAS PARA CURSAR

CURSADAS

Química

Matemática Superior

APROBADAS

Análisis Matemático II

Física II

CORRELATIVAS PARA RENDIR EXAMEN FINAL

APROBADAS

Química

Matemática Superior

CARACTERÍSTICAS DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR

DESCRIPCIÓN

El desarrollo del curso se realiza mediante dos clases semanales, durante el segundo

cuatrimestre; a cargo del responsable de la materia.

A medida que se avanza en los contenidos se plantean trabajos prácticos cada quince días

para resolución fuera de clase. Estos trabajos se orientan a la resolución de algún tipo de

problemática abierta, pero orientada a la aplicación de los contenidos recientemente expuestos

en las clases.

En cada semana se toma un cuestionario breve relacionado a los temas dictados en la semana

previa.

MODALIDAD DE LA ENSEÑANZA

Las clases en general resultan de carácter expositivo. Esto es sin dudas contrario a una

concepción constructivista del aprendizaje, pero se motiva en las limitaciones en cuanto a

personal docente y facilidades edilicias disponibles.

Entendemos que mediante la mera exposición; el alumno, que debería ser un actor de primera

línea en el proceso de aprendizaje, queda fuera del centro de atención. Si además los

contenidos se presentan de forma abstracta (no significativa para el oyente), el alumno se

transforma en un mero asistente y la exposición resulta en una pérdida de tiempo.

Por ello se busca promover su participación desarrollando las presentaciones entorno de

problemas abiertos de ciencia e ingeniería; y se motiva al alumno para seguir la materia

mediante cuestionarios semanales breves que se presentan como medio alternativo para la

regularización de la cursada.

En un curso numeroso con una relación docentes/alumnos de 1/60, estos cuestionarios brindan

un elemento de evaluación efectivo mientras se avanza en los contenidos de la materia. Los

temas de cada cuestionario se anuncian al menos con una semana de anticipación.

Las clases en general se desarrollan comenzando por una síntesis de los temas de las clases

previas. Luego se plantean las consignas necesarias para introducir los conceptos nuevos de la

clase. Se busca que estas consignas surjan de necesidades reales propias de la ingeniería,

aun cuando la temática a desarrollar sea de naturaleza abstracta.

Mediante el uso de proyector y herramientas de simulación se trata, según el tema expuesto,

de estimular la interpretación de los conceptos desarrollados.

Cuando se trabaja sobre conceptos relativamente maduros, se plantean problemas al curso

para avanzar de forma interactiva con los alumnos.

Se plantean además trabajos prácticos para que el alumno desarrolle fuera de clases. Estos se

orientan a encontrar formas adecuadas de resolver problemas abiertos, y no ejercitar los

procesos de cálculo.

EVALUACIÓN

La herramienta fundamental de evaluación son los cuestionarios semanales y el análisis de la

participación de los alumnos en la clase.

En cuanto a la acreditación; la regularización de la cursada se realiza mediante la aprobación

del 80% de los cuestionarios semanales, o mediante dos exámenes parciales y sus

correspondientes instancias recuperatorias como forma alternativa.

La aprobación de la materia se realiza mediante un examen final de carácter teórico-práctico.

ESTRUCTURA DE LA CÁTEDRA

RESPONSABLE DE CÁTEDRA: Augusto José ZUMÁRRAGA

ESTRUCTURA DOCENTE

PROFESOR/ES:

Augusto José ZUMÁRRAGA

AUXILIAR/ES DOCENTE/S: No posee

NÚMERO DE COMISIONES: 1

NÚMERO DE ALUMNOS POR COMISIÓN: 60

PARA ACTIVIDADES TEÓRICAS: 60

PARA ACTIVIDADES PRÁCTICAS: 60

PROBLEMAS DE EJERCITACIÓN: 60

PROBLEMAS DE INGENIERÍA: 60

FORMACIÓN EXPERIMENTAL: 60

DE PROYECTO Y DISEÑO: No corresponde

CRONOGRAMA

UNIDAD TEMÁTICA ACTIVIDADES TIEMPO Hasta la semana:

Introducción al análisis de procesos dinámico Clases teórico-prácticas 17

Modelado Clases teórico-prácticas 17

Análisis en el espacio de estado Clases teórico-prácticas,

Trabajo práctico

19

Solución con Laplace Clases teórico-prácticas 19

Análisis de la función de transferencia Clases teórico-prácticas,

Trabajo práctico

21

Muestreo y análisis en tiempo discreto Clases teórico-prácticas 22

Efectos de la Realimentación y Análisis en Estado Estacionario

Clases teórico-prácticas 23

Lugar de raíces Clases teórico-prácticas

Trabajo práctico

23

Criterio de estabilidad de Nyquist Clases teórico-prácticas 24

Respuesta en frecuencia de lazo cerrado Clases teórico-prácticas

Trabajo práctico

25

Motivación (del control automático) Clases teórico-prácticas 26

Requerimientos Clases teórico-prácticas 26

Control PID Clases teórico-prácticas

Trabajo práctico

27

Compensadores SISO Clases teórico-prácticas 28

Realimentación de estado Clases teórico-prácticas

Trabajo práctico

30

Instrumentación Clases teórico-prácticas 31

Controladores Clases teórico-prácticas 31

Sistemas SCADA Clases teórico-prácticas 31

Análisis en tiempo discreto Clases teórico-prácticas 32

Algoritmos de control digital Clases teórico-prácticas 32