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GUÍA DE APRENDIZAJESISTEMAS DE CONTROL

Datos Descriptivos

TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERIA DECOMPUTADORES

CENTROS IMPLICADOS: E.U. DE INFORMATICA

CICLO: Grado sin atribucionesMÓDULO:MATERIA: Optativa

ASIGNATURA: SISTEMAS DE CONTROLCURSO: 4 º

SEMESTRE: Semestre 2º (Febrero-Junio)DEPARTAMENTO RESPONSABLE: INFORMATICA APLICADA

CRÉDITOS EUROPEOS: 6CARÁCTER: OPTATIVA

CURSO ACADÉMICO: 2011/2012PERIODO DE IMPARTICIÓN: Semestre 2º (Febrero-Junio)

Datos ComunesITINERARIO:

IDIOMAS IMPARTICIÓN: EspañolOTROS IDIOMAS IMPARTICIÓN:

HORAS/CRÉDITO: 26

ProfesoradoCOORDINADOR: NORBERTO CAÑAS DE PAZ

NOMBRE DESPACHO EMAIL EN INGLÉSNORBERTO CAÑAS DE PAZ 4418 [email protected] No

(*) Profesores externos en cursiva.

TutoríasTUTORÍASNOMBRE Lugar Día De A

Grupos

Nº de gruposTeoría 1

Prácticas 1GRUPOS ASIGNADOS EN:Laboratorio 0

Requisitos previos necesariosASIGNATURAS SUPERADAS

OTROS REQUISITOS

Conocimientos previos recomendadosASIGNATURAS PREVIAS RECOMENDADAS

CONOCIMIENTOS PREVIOS

OTROS CONOCIMIENTOS

CompetenciasCÓDIGO COMPETENCIA NIVEL RA

E2

Capacidad de desarrollar procesadores específicos ysistemas empotrados, asícomo desarrollar y optimizar el software de dichossistemas.

N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

E4 Capacidad de diseñar e implementar software desistema y de comunicaciones. N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

E5Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar lasplataformas hardware y software más adecuadas para elsoporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.

N2

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G1 Comunicación oral y escrita. N1

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G10 Capacidad de análisis y síntesis. N4RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G13 Razonamiento crítico. N3RA_01

RA_06

G14 Resolución de problemas. N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G2 Creatividad. N3RA_01

RA_06

G4 Organización y planificación. N2

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G8 Trabajo en equipo. N3

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

G9 Aprendizaje autónomo. N1RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

I1

Capacidad para la resolución de los problemasmatemáticos que puedan plantarse en la ingeniería.Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: algebra,cálculo diferencial e integral i métodos numéricos;estadística y optimización.

N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

I14

Capacidad para analizar, diseñar, construir y manteneraplicaciones de forma robusta, segura y eficiente,eligiendo el paradigma y los lenguajes de programaciónmás adecuados.

N2

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

I20

Conocimiento y aplicación de los principiosfundamentales y técnicas básicasde la programación paralela, concurrente, distribuida yde tiempo real.

N1 RA_06

I3

Capacidad para comprender y dominar los conceptosbásicos de matemáticadiscreta, lógica, algorítmica y complejidadcomputacional, y su aplicaciónpara el tratamiento automático de la información pormedio de sistemascomputacionales y su aplicación para la resolución deproblemas propios dela ingeniería.

N2

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

I4

Conocimiento de los fundamentos del uso yprogramación de los computadores, los sistemasoperativos, las bases de datos y, en general, losprogramas informáticos con aplicación en ingeniería.

N4

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

I7

Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionary evaluar aplicaciones y sistemas informáticos,asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conformea principios éticos y a la legislación y normativa vigente.

N2

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

Resultados de aprendizajeCÓDIGO DESCRIPCIÓN

RA_01El alumno es capaz de entender, plantear y simplificar el diagrama de bloques de loscomponentes de un sistema de una sola variable de entrada y una sola variable de salida(SISO), lineal e invariantes en el tiempo (LTI).

RA_02El alumno es capaz de obtener la función de transferencia en el plano de Laplace y Z paracomponentes, cuyo comportamiento pueda describirse con ecuaciones diferenciales, ensistemas SISO y LTI.

RA_03 El alumno es capaz de realizar el análisis de estabilidad para sistemas SISO y LTI.

RA_04 El alumno es capaz de analizar el comportamiento transitorio de sistemas de primer ysegundo orden con coeficientes constantes.

RA_05 El alumno es capaz de analizar el comportamiento en régimen permanente de sistemasSISO y LTI.

RA_06 El alumno puede diseñar sistemas de control para plantas SISO y LTI.

Indicadores de logroCÓDIGO INDICADOR RA

IN_01 El alumno es capaz de distinguir un sistema de control de otro que no losea. RA_01

RA_06

IN_02 El alumno conoce las ventajas e inconvenientes más importantes de lossistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado. RA_01

RA_06

IN_03 El alumno comprende que es un sistema SISO y un sistema MIMO.RA_01

RA_06

IN_04 El alumno conoce la definición de transformada de Laplace.RA_02

IN_05 El alumno es capaz de calcular la transformada de Laplace de funcionesbásicas y habituales en la descripción de sistemas lineales e invariantesen el tiempo.

RA_02

IN_06 El alumno es capaz de calcular la transformada inversa de Laplace parafunciones habituales en la descripción de sistemas lineales e invariantesen el tiempo.

RA_02

IN_07 El alumno es capaz de determinar la respuesta en frecuencia de unsistema LTI. RA_02

IN_08 El alumno conoce la definición de transformada Z.RA_02

IN_09 El alumno es capaz de calcular la transformada de Z de funcionesbásicas y habituales en la descripción de sistemas lineales e invariantesen el tiempo.

RA_02

IN_10 El alumno es capaz de calcular la transformada inversa de Z parafunciones habituales en la descripción de sistemas lineales e invariantesen el tiempo.

RA_02

IN_11 El alumno es capaz de obtener la ecuación en diferencias asociada auna función de transferencia en Z. RA_02

IN_12 El alumno entiende el concepto de causalidad y es capaz de determinarsi una función de transferencia en Z se corresponde con una ecuaciónen diferencias causal.

RA_02

IN_13 El alumno entiende como programar la función de transferencia enZ asociada a un sistema discreto sin necesidad de determinar latransformada inversa.

RA_02

IN_14 El alumno es capaz de reducir a un diagrama equivalente con un solobloque, diagramas de bloques que representan sistemas de una solavariable LTI.

RA_01

IN_15 El alumno es capaz de plantear el diagrama de bloques de un sistemade una sola variable LTI a partir de su especificación con ecuacionesdiferenciales o en diferencias.

RA_01

IN_16 El alumno es capaz de analizar el comportamiento transitorio desistemas de primer y segundo orden discretos. RA_04

IN_17 El alumno es capaz de obtener un modelo de primer o segundo ordenque respete un determinado comportamiento transitorio. RA_04

IN_18 El alumno es capaz de determinar si un sistema, continuo o discreto, esestable a partir de la ubicación de sus polos. RA_03

RA_05

IN_19 El alumno es capaz de determinar el error en régimen permanente de unsistema continuo o discreto. RA_03

RA_05

IN_20 El alumno es capaz de realizar un análisis de sensibilidad relativo a lavariación de coeficientes de la función de transferencia de un sistema. RA_03

RA_05

IN_21 El alumno comprende y sabe utilizar alguna herramienta de simulaciónde sistemas. RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

IN_22 El alumno comprende y sabe utilizar alguna herramienta de cálculosimbólico. RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

IN_23 El alumno conoce las características de mérito que deben tener losentornos de desarrollo, los lenguajes de programación, los micro-núcleosy sistemas operativos, para facilitar el desarrollo de sistemas de control.

RA_01

RA_02

RA_03

RA_04

RA_05

RA_06

IN_24 El alumno es capaz de diseñar controladores para sistemas SISO (LTI)por medio del método de diseño directo. RA_06

IN_25 El alumno conoce los fundamentos de otros métodos de diseñotradicionales para sistemas SISO (LTI). RA_06

IN_26 El alumno es capaz de obtener las ecuaciones de estado y salida de unsistema SISO (LTI). RA_06

IN_27 El alumno es capaz de obtener el modelo discreto de un sistemacontinuo expresado con ecuaciones de estado RA_06

IN_28 El alumno es capaz de determinar si un sistema representado conecuaciones de estado es asintóticamente estable o estable en el sentidode Lyapunov.

RA_06

IN_29 El alumno entiende los fundamentos del diseño de controladores porrealimentación del estado o la salida del sistema. RA_06

Contenidos específicos (temario)TEMA /

CAPÍTULOAPARTADO

DIAGRAMAS DEBLOQUES Definiciones.

IN_14

IN_15

Teoremas de transformación.IN_14

IN_15

Reglas de reducción.IN_14

IN_15

HERRAMIENTASY ENTORNOS DEDESARROLLOPARA SISTEMAS DECONTROL

Herramientas de simulación.IN_21

Herramientas de cálculo simbólico.IN_22

Entornos de programación.IN_23

INTRODUCCIÓNDefinición de sistema de control.

IN_01

Sistemas de lazo abierto y sistemasde lazo cerrado. IN_02

Sistemas SISO Y SISTEMAS MIMO.IN_03

Clasificación de estrategias de control.IN_01

IN_02

IN_03

INTRODUCCIÓNA SISTEMASDE CONTROLMULTIVARIABLE

Representación en espacio deestados. IN_26

Obtención de ecuaciones de estado ysalida de sistemas SISO (LTI) a partirde la función de transferencia.

IN_26

IN_27

Solución de la ecuación de estado desistemas lineales continuos. IN_26

Solución de la ecuación de estado desistemas lineales discretos. IN_26

IN_27

Teorema de Cayley-Hamilton.IN_26

IN_27

Modelo discreto de un sistemacontinuo en espacio de estados. IN_26

IN_27

Estabilidad asintótica.IN_28

Estabilidad en el sentido de Lyapunov.IN_28

Controlabilidad y observabilidad desistemas multivariables y LTI IN_26

IN_27

IN_29

Diseño de controladores MIMO parasistemas LTI por realimentación delestado y realimentación de la salida.

IN_29

Introducción a otros métodos decontrol de sistemas MIMO. IN_29

MÉTODOS DEDISEÑO DESISTEMAS DECONTROL PARASISTEMAS SISO(LTI).

Diseño directo.IN_24

Introducción a métodos clásicos decontrol para sistemas SISO (LTI). IN_25

REGIMENPERMANENTEDE SISTEMASDISCRETOS

Estabilidad.IN_18

Error.IN_19

Sensibilidad.IN_20

REGIMENTRANSITORIODE SISTEMASDISCRETOS

Sistemas de primer orden.IN_16

IN_17

Sistemas de segundo orden.IN_16

IN_17

TRANSFORMADADE LAPLACE Definición.

IN_04

Propiedades.IN_04

IN_05

Tablas de transformadas.IN_05

Transformada inversa.IN_06

Respuesta en frecuencia.IN_07

TRANSFORMADA ZDefinición.

IN_08

Propiedades.IN_08

IN_09

Tablas de transformadas.IN_09

Obtención de la transformada Z pormedio de la integral de convolución. IN_09

Transformada inversa.IN_10

Ecuación en diferencias asociada auna función de transferencia en Z. IN_11

Principio de causalidad.IN_12

Simulación de sistemas yprogramación de controladores. IN_13

Breve descripción de las modalidades organizativasutilizadas y métodos de enseñanza empleados

MODALIDAD DESCRIPCIÓN MÉTODO MÉTODOS DEENSEÑANZA

Clases teóricas

Se aplicará el método de enseñanzaindicado en el cronograma, el cual ha sidoseleccionado según las características de loscontenidos a impartir.

Lección Magistral

Estudio de Teoría

Clases prácticas

Se aplicará el método de enseñanzaindicado en el cronograma, el cual ha sidoseleccionado según las características de loscontenidos a impartir.

Método Expositivo

Resolución de Ejercicios y Problemas

Estudio y trabajo engrupo

El estudio y trabajo en grupo estarágeneralmente orientado a la correctarealización del proyecto asignado.

Estudio de Casos

Resolución de Ejercicios y Problemas

Aprendizaje Cooperativo

Estudio y trabajoautónomo

Los alumnos tendrán que estudiar los temasindicados en la asignatura. Estudio de Teoría

Clases de Problemas Se plantearán y resolverán problemasrelacionados con la temática de la asignatura. Resolución de Ejercicios y Problemas

Cronograma de trabajo de la asignaturaSEMANA ACTIVIDADES

1

Actividad Modalidad Met.Ense. Lugar Duración Evaluación Tipo Prep. Carga(%)

Exposición deltema 1

Clasesteóricas

LecciónMagistral Aula 2 hrs. No 1,28

Presentaciónde unaherramientade cálculosimbólico.

Clasesprácticas

MétodoExpositivo Laboratorio 1 hrs. No 0,64

Ejerciciosrealizados enla sesión delaboratorio.

Clases deProblemas

Resoluciónde Ejerciciosy Problemas

Laboratorio 1 hrs. Sí

Evaluacióncontinua 1 1,28

Estudio dela materiaimpartida.

Estudioy trabajoautónomo

Estudio deTeoría Otros 5 hrs. No 3,21

2


Exposición delos puntos 2.1a 2.3

Clasesteóricas


Introduccióna latransformadade Laplacecon unaherramientade cálculosimbólico.

Clasesprácticas





3


Exposición delos puntos 2.3y 2.4

Clasesteóricas


Presentaciónde unaherramientade simulaciónde sistemas.

Clasesprácticas





4


Exposición delpunto 2.5

Clasesteóricas


Introducción alos diagramasde bloquesy simulaciónde sistemassencillos.

Clasesprácticas


Estudio de lamateria.



5


Problemas deltema 2.

Clases deProblemas


Aula 2 hrs. No 1,28

Ejercicios detransformadade Laplaceinversa yrespuesta enfrecuencia concomputador.

Clasesprácticas






Clasesprácticas




6



Clasesteóricas


Ejercicios detransformadaZ directa concomputador.

Clasesprácticas



Clasesprácticas







7



Clasesteóricas

Estudio deTeoría Aula 2 hrs. No 1,28

Ejercicios desimulaciónde sistemasdiscretos concomputador.

Clasesprácticas


Ejerciciosrealizados enla sesión delaboratorio.Ejercicios decomprobaciónsobre lostemas 2 y 3.

Clasesprácticas



Evaluacióncontinua

1 1,28




8


Exposicióndel tema 4 yejercicios.

Clasesteóricas


Ejercicios decomprobacióndeequivalenciade sistemas

Clasesprácticas


concomputador.




9


Exposición deltema 5.

Clasesteóricas


Práctica deidentificaciónde sistemassimulados.

Clasesprácticas


Ejercicios decomprobaciónsobre el tema4

Clasesprácticas




Preparaciónde lapráctica deidentificaciónde un sistema.

Estudio ytrabajo engrupo

Estudio deCasos Otros 3 hrs. No 1,92




10


Exposición deltema 6.

Clasesteóricas


Práctica deidentificaciónde un sistemaSISO (LTI)

Clasesprácticas





11



Clasesteóricas


Práctica deidentificaciónde un sistemaSISO (LTI)

Clasesprácticas


Práctica deidentificación.

Clasesprácticas


Laboratorio 1 hrs. SíEvaluacióncontinua 1 1,28

Preparaciónde la prácticade control pordiseño directo.


AprendizajeCooperativo Otros 3 hrs. No 1,92




12


Ejerciciosrelativos alpunto 8.1

Clases deProblemas


Aula 2 hrs. No 1,28

Práctica dediseño directosobre un

Clasesprácticas


sistema SISO(LTI).




13



Clasesteóricas


Práctica dediseño directosobre unsistema SISO(LTI).

Clasesprácticas


Práctica dediseño directo.

Clasesprácticas


Laboratorio 1 hrs. SíEvaluacióncontinua 1 1,28




14



Clasesteóricas


Simulaciónde sistemasrepresentadosen espacio deestados concomputador.

Clasesprácticas


Ejercicio decomprobacióndel tema 8.

Clases deProblemas


Aula 1 hrs. SíEvaluacióncontinua 1 1,28




Preparaciónde la prácticade control deun sistemarepresentadoen espacio deestados.



Otros 3 hrs. No 1,92

15



Clasesteóricas


Control desistemasrepresentadosen espacio deestados concomputador.

Clasesprácticas


Práctica decontrol enespacio deestados.

Clasesprácticas







16


Exposiciónde los puntos9.10 a 9.12

Clasesteóricas





Evaluación dela asignatura.

Clases deProblemas


Laboratorio 4 hrs. SíExamen final

14 11,54

Evaluación de la asignaturaSEMANA EVALUACIONES

1

Actividad Lugar Tipo Técnica eval. Peso(%) Eval. min.


Laboratorio Evaluacióncontinua

Pruebas deejecución detareas realesy/o simuladas

10

5




Pruebas derespuesta larga,de desarrollo

5

6





5

7


Ejerciciosrealizados enla sesión delaboratorio.Ejercicios de comprobaciónsobre lostemas 2 y 3.



5

9


Ejercicios de comprobaciónsobre eltema 4



10

11 Actividad Lugar Tipo Técnica eval. Peso(%) Eval. min.

Práctica de identificación.Laboratorio Evaluacióncontinua


10

13


Prácticade diseñodirecto.



10

14


Ejercicio de comprobacióndel tema 8. Aula Evaluación

continua


25

15


Práctica decontrol enespacio deestados.



20

16


Evaluaciónde laasignatura.

Laboratorio Examenfinal


100

Criterios de calificación de la asignaturaEjercicios de cálculo simbólico. Puntuación acorde al total de ejercicios resueltoscorrectamente.

Ejercicios de transformada de Laplace directa, inversa y análisis de respuesta enfrecuencia. Puntuación acorde al total de ejercicios resueltos correctamente.

Ejercicios de transformada Z directa. Puntuación acorde al total de ejerciciosresueltos correctamente.

Ejercicios de simulación de sistemas discretos. Puntuación acorde al conjunto deapartados del enunciado de prácticas completados correctamente.

Ejercicio de comprobación de los temas 2 y 3. Puntuación acorde al total de ejerciciosresueltos correctamente.

Ejercicio de comprobación del tema 4. Puntuación acorde al total de ejerciciosresueltos correctamente.

Práctica de identificación. Puntuación acorde al conjunto de apartados del enunciadode prácticas completados correctamente.

Práctica de diseño directo. Puntuación acorde al conjunto de apartados del enunciadode prácticas completados correctamente.

Ejercicio de comprobación del tema 8. Puntuación acorde al total de ejerciciosresueltos correctamente.

Práctica de control en espacio de estados. Puntuación acorde al conjunto deapartados del enunciado de prácticas completados correctamente.

Recursos didácticosTIPO DESCRIPCIÓN

Bibliografía Ogata, K. (1990): Ingeniería de Control Moderna. Prentice Hall.Bibliografía Ogata, K. (1995): Sistemas de Control en Tiempo Discreto.

Prentice Hall.Bibliografía Franklin, G.; Powell, J. Workman, M. (): Digital Control of

Dynamic Systems. Addison-Wesley.Bibliografía Brogan, W. (1991): Modern Control Theory. Prentice Hall.Bibliografía Astrom, K.; Wittenmark, B. (1988): Sistemas Controlados por

Computador. Paraninfo.Bibliografía Distefano, J.; Stubberud, A.; Williams, I. (1990):

Retroalimentación y Sistemas de Control. McGraw Hill.Bibliografía Burns, A.; Wellings, A. (1997): Real-Time Systems and

Programming Languajes. Addison-Wesley.Bibliografía Barnes, J. (2006): Ada 2005. Addison-Wesley.Recursos web http://www.dia.eui.upm.es/Asignatu.htmEquipamiento Laboratorio con recursos informáticos (computadores y

programas) adecuados para realizar las prácticas.Equipamiento Prototipos de robots, sensores y actuadores adecuados para

realizar prácticas de identificación y control.

Otra información reseñable

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