¡Descarga Guía: Control Automático en Ingeniería Eléctrica - U. Antofagasta (90 characters) y más Apuntes en PDF de Cálculo solo en Docsity!
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELECTRICA
GUÍA DE APRENDIZAJE
ANTECEDENTES GENERALES
Carrera INGENIERÍA CIVIL ELECTRICA Nombre de la asignatura CONTROL AUTOMATICO Código de la asignatura IEIE 82 Año/Semestre 4°AÑO VIII SEMESTRE Coordinador responsable Equipo docente Créditos Transferibles 5 CRÉDITOS Horas de dedicación Actividades presenciales 4T 2P Actividades autónomas
4,5C
Fecha de inicio 13 DE MARZO DE 2019 Fecha de término 17 DE JULIO DE 2019 Docente Correo Teléfonos DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA Asignatura de naturaleza profesional, obligatoria, teórica y de laboratorio. Es una asignatura eminentemente profesional en la que, tras la conceptualización, los estudiantes realizan numerosos ejercicios prácticos,
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELECTRICA fundamentalmente sobre las técnicas de análisis de sistemas de control automático, así como de experimentación en laboratorio El curso de Control Automático, es considerado un curso teórico práctico fundamental en la formación de profesionales en el área de ingenierías; se pretende dar a conocer las herramientas básicas requeridas para el análisis y diseño de sistemas automáticos que las aplicaciones de hoy en día exigen a los ingenieros en áreas técnicas. Se inicia con la modelación y simulación de sistemas sencillos, análisis de sistemas realimentados para posteriormente proporcionar el fundamento para los criterios de estabilidad de sistemas, que finalmente se deriva en el diseño de los controladores que cumplan con las especificaciones requeridas. Todo el contenido está complementado con el uso de Software de Simulación y el Laboratorio de prácticas de Control Automático. COMPETENCIAS QUE CONTRIBUYE A DESARROLLAR LA ASIGNATURA Competencia específica: 1.3 Domina un cuerpo distintivo y fundamental de conocimientos y técnicas de las Ciencias Aplicadas basado en: Sistemas de energía eléctrica, Máquinas eléctricas, Electrónica, Teoría de Redes, Telecomunicaciones y Control automático que le permite resolver problemas asociados al área de la ingeniería eléctrica. Conoce y aplica los métodos clásicos y modernos, para resolver el problema de control en sistemas lineales invariantes de tiempo continuo y de tiempo discreto. Analiza y diseña sistemas de control automático en tiempo continuo y discreto Nivel intermedio: Utiliza los conceptos y técnicas necesarias para representar problemas de las Ciencias aplicadas asociados al área de la Ingeniería Eléctrica. Competencias Técnicas: Capacidad de realizar la especificación, implementación y documentación de equipos y sistemas, electrónicos, de instrumentación y de control, considerando tanto los aspectos técnicos como las normativas reguladoras correspondientes. Capacidad para especificar y utilizar instrumentación electrónica, actuadores y sistemas de medida (sensores).
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diseño de lazos de
control.
de lazo abierto y lazo cerrado de distintos sistemas Ventajas del control de lazo cerrado sobre el lazo directo. Recursos: Guías de ejercicios, material para ejercitación, plataforma Moodle informe. Aplicar la metodología de obtención de modelos generados por los mismos estudiantes. Determinación de funciones de transferencia en equipos y presentación 3 RA 01
Métodos de
respuesta de
frecuencia.
Revisión del
método de
respuesta a un
escalón.
Curva de reacción.
Implementación de simulación del control de lazo abierto y cerrado en matlab Análisis de diagramas: lugar geométrico, Diagrama de Bode, Nyquist,Nichols Métodos para obtenr la curva de reacción en la practica Determinación y análisis de la curva de reacción Curva de reacción y determinación de parámetros de controladores. Clase expositiva Ejercitación combinada con trabajo colaborativo o de experimentación. Recursos: Guías de ejercicios, material para ejercitación, plataforma Moodle
Resolver ejercicios y determinar cada uno de sus elementos. Presentar la evidencia en un informe. Preparar diseños a utilizar en la experiencia práctica. Resolver ejercicios y problemas propuestos, entregar al profesor y/o mediante Moodle. Determinación de parámetros de la función de transferencia y controladores por medio de la curva de reacción Analizar respuesta a un escalón.
4 RA 01
RA 02
Requisitos de un
sistema de control.
Repaso de transformada de laplace. Señales singulares. 8 Aplicar mediante Matlab la transformada de Laplace de
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Análisis en el
dominio del
tiempo.
Concepto de
sobreimpulso,
tiempo de subida,
tiempo de
establecimiento y
error de estado
estacionario.
Repuesta en el tiempo. Estabilidad Análisis de la respuesta en el tiempo de sistemas lineales. Diagrama de polos y cero. Lugar geométrico de las raíces Análisis de la ecuación característica, wn y zita. Métodos para determinar el error de estado estacionario según el orden del sistema Clase expositiva combinada con trabajo colaborativo o de experimentación. Recursos: Guías de ejercicios, material para ejercitación, plataforma Moodle funciones singulares. Establecer especificaciones de la respuesta de un sistema en lazo cerrado a una entrada escalón. Determinar ecuaciones para
calcular sobre impulso,
tiempo de subida, tiempo
de establecimiento y error
de estado estacionario.
Determinar estos valores
mediante computador
5 Ra 01 RA 02
Respuesta de
sistemas en el
dominio de la
frecuencia.
Análisis en el
dominio de la
frecuencia.
Análisis mediante
el Lugar
Geométrico de las
Raíces.
Análisis con
Aplicación de los diagramas de Bode, Nyquist Nichools, para analizar la respuesta de frecuencia de un sistema Análisis de las frecuencias de margen de ganancia y margen de fase. Análisis de ubicación de pollos y ceros en el plano s Determinación del lugar geométrico de Preparar los diseños a utilizar en la experiencia práctica. Resolución de ejercicios y problemas propuestos, entrega al profesor y/o mediante Moodle Prarcticar diagramas de bode, Nyquist y Nichols con Matlab y determinar valores de margen de ganancia y de fase. Analizar estabilidad del sistema.
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Ecuación de
transición de
estado.
Relación entre las
ecuaciones y las
funciones de
transferencias.
Determinación de la estabilidad del sistema con los eigenvlues Matrix de transición de estados Solución de la ecuación de estado, apllicando transformada inversa de laplace Determinación de la función de transferencia con las matrices de la ecuación de estado Determinación de autovalores y comparar con polos y raíces de la ecuación característica de la función de transferencia en lazo cerrado Clase expositiva combinada con trabajo colaborativo o de experimentación. Recursos: Guías de ejercicios, material para ejercitación, plataforma Moodle estado Transformar la ecuación de estado en la función fe transferencia del sistema
7 Determinación de
la ecuación de
estado a partir del
diagrama de
estado.
Forma de
transformación
Aplicar la transformada de Laplace a una ecuación en diferencias Pasar de diagrama de bloques a espacio de estado
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canónica fase-
variable.
Ecuación
característica,
autovalores y
autovectores.
Diagonalización
de la Matriz "A".
Controlabilidad y
observabilidad de
sistemas lineales.
Control de estados
Métodos para determinar autovalores y autovectores con Matlab Aplicar métodos de diagonalizacion Analizar métodos para determinar matrices de controlabilidad y observalidad Utilizar Matlab Asignación de polos Diseño de observador de estado Diseño de reguladores con observador de estado Diseño de sistemas de control con observadores Determinar vectores de control para controlar un sistema de estado Determinar la matriz de controlabiliidad y observabilidad. Analizar si el sistema es controlable y observable Determinar vectores de y observabilidad, para raíces dadas Analizar las respuestas del sistema de control de estados Simular en Matlab el sistema de variables de estado y analizar el comportamiento de los controladores de estado 9 RA 01
Ecuación de
diferencias.
Repaso de la
Transformada Z.
Definición de la
Transformada Z.
La transforma Z
inversa.
Ejemplos de secuencia de valores Definición de secuencia retrasada o adelantada respecto a otra Ecuaciones de diferencia Resolución de ecuaciones en diferencias Aplicación de la transformada z a ecuaciones en diferencias Métodos de la transformada z para la solución de ecuaciones en diferencias 8 Revisar la transformada z y sus teoremas} Obtener la ecuación
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transformada Z.
Diagrama de
estado para
sistemas discretos.
El control
industrial continuo
Controladores
P,I,D,PI, PID
Características de
los controladores
Discretizacion de un PID con filtro Aproximación rectangular Aproximación de tustin Control digital por el método de variable de estado
13 Sobreimpulso,
tiempo de subida,
etc.
Índices de
comportamiento
IAE, ITAE,ISE.
Sintonía empírica
de controladores
Identificar la dinámica del proceso Determinar los requisitos de funcionamiento del lazo de control para seleccionar el procedimiento de sintonización adecuado. Métodos de lazo abierto y de lazo cerrado. Ajustes por prueba y error Criterios de sintonía de lazo cerrado: Ziegler Nichols, Cohen y Coon,,.. Fórmulas de sintonía Sintonía en en lazo cerrado Métodos de Ziegler y Cohen y Coon, López, Millet , Smithy Milller, Maya y Sheib
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELECTRICA Método del relé (Astrom y Hagglund 14
Método de tanteos
y error
Métodos cuarticos
Métodos de índice
de funcionamiento
Diseño analítico
de controladores
Atraso, adelanto
atraso-adelanto de
fase
Comparar resultados: respuesta más rápido, menor error. Algoritmo Dead-beat Compensación por atraso adelanto 15
RA 01
RA 02
Trabajo
experimental del
alumno ya sea
individual o
grupal.
Clase expositiva combinada con trabajo colaborativo o de experimentación. Recursos: Guías de ejercicios, material para ejercitación, plataforma Moodle
Elaborar informes previos y finales de laboratorio, ya sean individuales o grupales. (^32) *Comprende una breve descripción de qué se va a hacer (profesor y estudiante) para generar aprendizajes y debe incluir los recursos didácticos (documentos, herramientas TIC, técnicas de aprendizaje) a utilizar en cada una de ellas. *Se entiende como “Actividades Autónomas” las que realiza el estudiante extra aula. Una proporción de ellas está destinada a desarrollar las actividades requeridas por el docente y es lo que se solicita declarar en la Guía de Aprendizaje. Su estimado no debe superar el 50% del total de horas autónomas. ESTRATEGIA EVALUATIVA Resultado de Aprendizaje Indicadores de logro Procedimientos de Evaluación: Instrumento (ponderación) Fecha Inicio/
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELECTRICA aplicaciones a sistemas SISO y lineales, asociadas a la ingeniería eléctrica. Diseña controladores de sintonía de controladores Utiliza, de acuerdo a las especificaciones de funcionamiento implementar experiencias en laboratorio de computación. Elabora informes de experiencias teóricas y prácticas, respetando las normas establecidas Mantiene buenas prácticas de convivencia con sus compañeros. Trabajo experimental. Desarrollo de 6 experiencias de laboratorio. Rúbrica de evaluación. Ponderación 10% Semana 03 Semana 05 Semana 07 Semana 09 Semana 11 Semana 13 RA 2: Aplica técnicas clásicas de diseño de control automático para resolver problemas de control, considerando los requerimientos de comportamiento y Diseña y analizar sistemas de control análogos y digitales mediante el uso de simulaciones en computador. Implementa el control de modelos de sistemas en laboratorio Administra y gestiona el trabajo en grupo. 3 Pruebas escritas con desarrollo de diseños. Pauta de cotejo. Ponderación del 60%. Trabajo en Estudio de Casos ¿Rúbrica de evaluación? Ponderación del 10%. Presentaciones de trabajos. ¿Rúbrica de evaluación? (¿ponderación?) Semana 04 Semana 10 Semana 14 Semana 06 Semana 15
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELECTRICA aplicando control continuo y discreto. Utiliza textos en inglés. Maneja herramientas CAD y entender la simulación orientada a eventos análogos y discretos. Elabora modelos de sistemas de control a distintos niveles de descripción. Describe la organización y funcionamiento de los dispositivos utilizados en un lazo de control Trabajo experimental. Desarrollo de 6 experiencias de laboratorio. ¿Rúbrica de evaluación? (¿ponderación?) Semana 08 Semana 12 Semana 03 Semana 05 Semana 07 Semana 09 Semana 11 Semana 13 *Los indicadores de logro corresponden al estándar del nivel de aprobación descrito en una matriz de valoración.
