ingeniería en sistemas de...

Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional

San Francisco

Ingeniería en Sistemas de Información

Teoría de Control

PLANIFICACIÓN CICLO LECTIVO 2016

Ingeniería en Sistemas de Información Teoría de Control

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ÍNDICE

ÍNDICE .............................................................................................................................................. 2

PROFESIONAL DOCENTE A CARGO ........................................................................................ 3

UBICACIÓN ...................................................................................................................................... 4

OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 5

ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS .......................................................................................... 6

PROGRAMA ANALÍTICO ........................................................................................................... 10

CRITERIOS DE EVALUACIÓN .................................................................................................. 11 EVALUACIÓN: ................................................................................................................................ 11 AUTOEVALUACIÓN: ....................................................................................................................... 11

PLAN DE TRABAJO ..................................................................................................................... 12

METODOLOGÍA ........................................................................................................................... 14

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 15 BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA: ........................................................................................... 15 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: ................................................................................. 15

ARTICULACIÓN ........................................................................................................................... 17 ARTICULACIÓN CON EL ÁREA: ...................................................................................................... 17 ARTICULACIÓN CON EL NIVEL: ..................................................................................................... 19 TEMAS RELACIONADOS CON MATERIAS DEL NIVEL: ...................................................................... 20 ARTICULACIÓN CON LAS CORRELATIVAS: ..................................................................................... 21 TEMAS RELACIONADOS CON LAS CORRELATIVAS: ......................................................................... 22

ORIENTACIÓN .............................................................................................................................. 23 DEL ÁREA: .................................................................................................................................... 23 DE LA ASIGNATURA: ..................................................................................................................... 23


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PROFESIONAL DOCENTE A CARGO

Docente Categoría Título Profesional Yuan, Rebeca

Adjunto

Ing. En Sistemas de Información Especialista en Ing. Gerencial

Oberto, Darío

JTP

Ing. En Sistemas de Información Especialista en Ing. Gerencial


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UBICACIÓN

Dentro del contexto curricular prescripto se ubica en:

Carrera: Ingeniería en Sistemas de Información Plan: 2008 Área: Modelos Nivel: 4º Nivel

Carga Horaria Semanal: 6 horas Régimen: Cuatrimestral

Distribución horaria

Formación

Total de

horas

Teórica Práctica

Teoría Práctica Laboratorio Formación

experimental

Resolución de

problemas de

Ingeniería

Proyecto y

diseño

Práctica profesional supervisada

25 25 18 - 28 - - 96


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OBJETIVOS

Objetivo del Área

Formar en el conocimiento de las herramientas de matemática aplicada y modelos físicos y lógicos, desarrollando criterios de selección de los mismos en función de los requerimientos particulares del desarrollo de los sistemas de información y tecnologías asociadas.

Objetivo General

Comprender los principios fundamentales de la Teoría de Control, profundizando en la concepción dinámica de los procesos de tiempo real, su modelación y análisis, logrando establecer en el estudiante el conocimiento necesario para una nueva opción de desarrollo profesional.

Objetivos específicos

Comprender la Teoría de Control Automático. Establecer las causas de los comportamientos de los distintos sistemas

de control. Aplicar las herramientas analíticas, gráficas, y de simulación de la

Teoría de Control Automático. Simular el diseño de sistemas de control y su implementación. Emprender líneas de investigación. 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.


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ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS

Eje Temático Nº 1: Introducción a Sistemas de Control Contenidos Conceptuales:

Definiciones de Sistemas de Control Automático

Ejemplos de Sistemas de Control

Resolución de Ecuaciones Diferenciales Lineales

Diagrama de Bloques

Función de Transferencia

Diagrama de Flujo de señales

Variables de Estado

Introducción a Matlab y Simulink

Contenidos Procedimentales:

Resolución de Ecuaciones Diferenciales con transformada de Laplace.

Resolución de Sistemas de Bloques

Aplicación de fórmula de ganancia de flujo de señales

Interpretación de modelos de estado.

Aplicación de Matlab y Simulink.

Contenidos Actitudinales:

Valoración de intercambio de ideas como fuente de aprendizaje

Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido Fomentar el lenguaje claro y técnico. Puntualidad y responsabilidad en la presentación de trabajos

prácticos

Eje Temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos Contenidos Conceptuales:

Respuesta temporal.

Sistemas frente a distintas perturbaciones

Linealización de Modelos matemáticos no lineales.

Función respuesta impulsiva.

Sistemas de Primer Orden

Sistemas de Segundo Orden

Sistemas de Orden Superior

Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.


Construcción de modelos de sistemas físicos


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Linealización de modelos

Identificación de sistemas dinámicos

Análisis de respuestas temporales

Caracterización de las respuestas según ceros y polos


Capacidad de trabajo en equipo

Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido.

Exposición de los trabajos realizados en el aula.

Eje Temático Nº 3: Acciones básicas de control Contenidos Conceptuales:

Introducción. Acciones básicas de control

Modelado de sistemas de control

Efecto de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema.

Análisis de Error en estado estacionario.

Análisis de las respuestas de los sistemas realimentados utilizando Matlab

Introducción a la optimización de los sistemas.

Sistemas de Lazo Cerrado y de Lazo Abierto.

Ajustes de las acciones de control


Identificación de acciones de control

Calibración de acciones de control

Aplicación de criterios de ajuste de controladores.

Caracterización de acciones de control de lazo cerrado


Respeto por el pensamiento ajeno

Capacidad para formular y control sistemas.

Compromiso ético y con la calidad

Eje Temático Nº 4: Lugar de raíces Contenidos Conceptuales:

Diagrama de Lugar de raíces

Reglas para la construcción del lugar de raíz

Análisis del Lugar de Raíz del Sistema de Control

Régimen Transitorio


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Estabilidad absoluta y relativa

Lugar de raíces usando Matlab

Criterio de estabilidad de Routh.


Construcción del diagrama

Interpretación del diagrama

Aplicación del criterio de Routh

Análisis de Estabilidad

Análisis de la respuesta temporal.


Valoración de intercambio de ideas como fuente de aprendizaje

Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido.

Puntualidad y responsabilidad en la presentación de tareas.

Eje Temático Nº 5: Respuesta en frecuencia Contenidos Conceptuales:

Introducción

Diagramas Polares

Diagramas de Bode. Criterios de Estabilidad de Nyquist

Análisis de estabilidad

Estabilidad Relativa

Márgenes de Estabilidad.


Interpretación de los diagramas polares

Interpretación del diagrama de Bode

Aplicación de los criterios de estabilidad de Nyquist

Aplicación de márgenes de estabilidad al diseño de sistemas de control


Capacidad de comunicación oral y escrita de los conocimientos adquiridos

Capacidad para evaluar nuevas situaciones de control

Capacidad para la toma de decisiones.

Capacidad de trabajo en equipo.

Eje Temático Nº 6: Modelado de Variables de Estado Contenidos Conceptuales:

Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estado.


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Matriz de Transferencia

Controlabilidad y Observabilidad

Formas Canónicas (algebra de Boole)


Interpretación de modelos en espacio de estado

Aplicación e interpretación de controlabilidad de los sistemas.

Aplicación e interpretación de Observabilidad de los sistemas.

Identificación de formas canónicas



Capacidad para evaluar nuevas situaciones de control

Capacidad para la toma de decisiones.

Capacidad de trabajo en equipo

Eje Temático Nº 7: Sistemas de Control Discreto Contenidos Conceptuales:

Introducción.

Señales de tiempo discreto

Sistemas Muestreados

Transformada en Z

Forma de respuesta y estabilidad


Aplicación de Transformada y Antitransformada Z

Análisis de estabilidad de sistemas discretos



Capacidad de trabajo en equipo.


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PROGRAMA ANALÍTICO

Eje Temático Nº 1: Introducción a Sistemas de control Unidad Nº 1: Introducción a sistemas de control Sistemas de control – Sensores – Mecatrónica – Domótica.

Unidad Nº 2: Herramientas de Control Automático Resolución de Ecuaciones diferenciales. Diagramas de Bloques Función de Transferencia. Diagrama de flujo de señales Variables de estado. Introducción a Matlab y Simulink.

Eje Temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos Unidad Nº 3: Dinámica de Sistemas Respuesta temporal. Respuesta de sistemas frente a distintas perturbaciones. Linealización de modelos matemáticos no lineales. Función de respuesta impulsiva. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Sistemas de orden superior. Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.

Eje Temático Nº 3: Acciones Básicas de Control Unidad Nº 4: Modelado de Sistemas de Control Introducción a las acciones básicas de control. Modelado de sistemas de control. Efectos de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema. Análisis de error en estado estacionario. Tipos de sistemas. Análisis de respuestas utilizando Matlab. Optimización y Ajuste de los sistemas de control.

Eje Temático Nº 4: Lugar de Raíces

Unidad Nº 5: Lugar de raíces Diagrama del lugar de raíces. Regla para la construcción del lugar de raíz. Análisis del lugar de raíz en un sistema de control. Régimen transitorio. Estabilidad absoluta y relativa Lugar de Raíz usando Matlab. Criterio de estabilidad de Routh.

Eje Temático Nº 5: Respuesta en frecuencia Unidad Nº 6: Respuesta en frecuencia Diagramas Polares. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad de Nyquist. Análisis de estabilidad. Estabilidad Relativa. Márgenes de estabilidad.

Eje Temático Nº 6: Modelado de Variables de estado Unidad Nº 7: Variables de estado Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estados. Controlabilidad y Observabilidad. Matriz de transferencia. Formas canónicas.

Eje Temático Nº 7: Sistemas de Control Discreto Unidad Nº 8: Control Discreto Señales de tiempo discreto. Sistemas Muestreados. Transformada en Z. Formas de Respuesta y Estabilidad.


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CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Evaluación: Al ser la evaluación un proceso de comprensión del camino realizado, se

tendrá en cuenta no solo el resultado sino el proceso que llevó al mismo. Es fundamental el trabajo en el aula y la iteración de los estudiantes dentro de equipos de trabajo.

Se evaluarán las entregas de trabajos prácticos como evaluaciones formativas, se realizarán de a pares y se evaluará:

Participación en clases Presentación Nivel de información y elaboración Profesionalismo (Actitud Ingenieril).

Se tomarán dos evaluaciones sumativas sin existir la posibilidad de promoción directa, se dará la oportunidad de recuperar un parcial para obtener la regularidad.

Autoevaluación: Será realizada utilizando el instrumento elaborado desde Secretaría

Académica y aprobado por Consejo Directivo.


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PLAN DE TRABAJO

Eje temático Nº 1: Introducción a Sistemas de Control

Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de

Profundidad Bibliografía

1 a 4

INTRODUCCIÓN A SISTEMAS DE CONTROL Definiciones de Sistemas de Control Automático. Ejemplos de Sistemas de Control. HERRAMIENTAS DE CONTROL AUTOMÁTICO: Resolución de Ecuaciones Diferenciales Lineales. Diagramas de Bloques. Función de Transferencia. Diagrama de Flujo de Señales. Variables de Estado. Introducción a MATLAB Y SIMULINK

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Estudio de Casos, Resolución de problemas

Sumativa Conceptual

- OGATA - DORF - NISE - DISTEFANO

Eje temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos



5 - 7

Respuesta temporal Sistemas frente a distintas perturbaciones. Linealización de Modelos Matemáticos no lineales. Función respuesta impulsiva. Sistemas de Primer Orden. Sistemas de Segundo Orden. Sistemas de Orden Superior. Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Estudio de Casos, Resolución de problemas

Formativa Conceptual - OGATA - NISE

Eje temático Nº 3: Acciones Básicas de Control



8-10

Introducción a las acciones básicas de control. Modelado de sistemas de control. Efectos de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema. Análisis de error en estado estacionario. Tipos de sistemas. Análisis de respuestas utilizando Matlab. Optimización y Ajuste de los sistemas de control.

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos, Resolución de problemas.

Formativa Conceptual

- OGATA

- DORF - NISE - KUO

Eje temático Nº 4: Lugar de Raíces



11-12

Diagrama del lugar de raíces. Regla para la construcción del lugar de raíz. Análisis del lugar de raíz en un sistema de control. Régimen transitorio. Estabilidad absoluta y relativa Lugar de Raíz usando Matlab. Criterio de estabilidad de Routh

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos, Resolución de problemas.

Formativa Conceptual

- OGATA - DORF - KUO - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO


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Eje temático Nº 5: Respuesta en Frecuencia



13

Diagramas Polares. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad de Nyquist. Análisis de estabilidad. Estabilidad Relativa. Márgenes de estabilidad.

Dictado de clases, Resolución de problemas.

Sumativa Conceptual

- OGATA - DORF - NISE - KUO

Eje temático Nº 6: Modelado de Variables de Estado



14

Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estados. Controlabilidad y Observabilidad.Matriz de transferencia. Formas canónicas. Criterio de estabilidad de Liapunov

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos.

Sumativa

Conceptual - Informativa

- OGATA - DORF - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO

Eje temático Nº 7: Sistema de Control Discreto



15

Señales de tiempo discreto. Sistemas Muestreados. Transformada en Z. Formas de Respuesta y Estabilidad.

Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos.

Sumativa

Conceptual - Informativa

- OGATA - DORF - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO


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METODOLOGÍA

El aprendizaje es un proceso continuo de construcción de nuevos conocimientos, y para lograr nuevas estructuras de pensamiento es necesario que el aprendizaje sea significativo, para lograr esto se conectará el contenido de Teoría de Control con el que ya se encuentra adquirido en el estudiante en sus años de estudio.

El objetivo es incorporar en el estudiante el pensamiento de control como una etapa necesaria para la implementación óptima de cualquier tipo de sistema.

Es por esto que seguiremos la siguiente metodología:

ETAPAS HERRAMIENTAS OBJETIVOS

CONSTRUCCIÓN

Dictado de Clases Lecturas comentadas Interrogatorios Debates

Introducir conceptos de control.

Conocimiento de aplicaciones, posibilidad de desarrollo profesional.

ELABORACIÓN

Dictado de Clases Interrogatorios Debates Investigación Estudio de Casos

Asentar conceptos en el estudiante, que permitan integrar conceptos, a situaciones reales.

EJERCITACIÓN

Resolución de Problemas

Integrar conceptos adquiridos en las cátedras anteriores.

Lograr a través de ejemplos comprobar los conceptos teóricos.

APLICACIÓN

Grupos de Expertos – Visita a la Empresa Computrol SRL

Comprobar que lo aprendido en clases tiene aplicación en el medio.

Cada eje temático presenta un trabajo práctico para resolver y debatir en clases. Se utilizara pizarra y proyector para el dictado de la cátedra.


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BIBLIOGRAFÍA

LISTA ALFABÉTICA DE REFERENCIAS

(Bibliográficas y No bibliográficas)

OBLIGATORIA:

DORF, Richard C. ; BISCHOP, Robert H.

Sistemas de control moderna.

10a. ed. en español, reimpresa.

Pearson Educación, 2007.

ISBN: 9788420544014.

(Al 2016: 3 ejemplar/es en Colección UTN)

NISE, Norman S. Sistemas de control para ingeniería.

1a. ed. en español.

Grupo Patria Cultural, 2006.

ISBN: 978970240254.


OGATA, katsuhiko.

Ingeniería de control moderna.

4a. ed. en español, reimpresa.


ISBN: 9788420536781.

(Al 2016: 3 ejemplar/es en Colección UTN

más 1 ejemplar 3a. ed.,2003 de Prentice Hall Hispanoamericana,

más 1 ejemplar 1a. ed.,2002 en Colección UTN)

COMPLEMENTARIA:

ACEDO SÁNCHEZ, José.

Instrumentación y control avanzado de procesos.

1a. ed. en español,

Ediciones Díaz de Santos, 2006.

ISBN: 9788479787547.


DISTEFANO, Joseph J. ; STUBBERUD, Allen R. ; WILLIAMS, Ivan J.

Retroalimentación y sistemas de control.

2a. ed., en español.

McGraw-Hill, 1995.

ISBN: -9586001016.

(Al 2016: 1 ejemplar/es en Colección UTN

más 1 ejemplar de 1a. ed., 1979 en Colección UTN)


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HERNÁNDEZ GAVIÑO, Ricardo.

Introducción a los sistemas de control: conceptos, aplicaciones y

simulación con matlab.



ISBN: 9786074428421.


KUO, Benjamín C.

Sistemas de control digital.


Grupo Patria Cultural, 2006.

ISBN: 9789682612923.



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ARTICULACIÓN

Articulación con el Área:

Asignatura Carga Horaria Porcentaje TEORIA DE CONTROL 128 23.53% INVESTIGACIÓN OPERATIVA 160 29.41% SIMULACION 160 29.41% MATEMATICA SUPERIOR 96 17.65%

Articulación Horizontal


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Temas relacionados con materias del área:

SIMULACIÒN Tema relacionado Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación

Puntos de control estadísticos. Resolución de Ecuaciones Diferenciales Dinámica de sistemas Simulink

MATEMATICA SUPERIOR Tema relacionado Números Complejos, ecuaciones diferenciales Transformada de Laplace Transformada en Z

Resolución de ecuaciones diferenciales lineales Estabilidad Absoluta y Relativa

FISICA II Tema relacionado Tipos de Sistemas

Resolución de Sistemas


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Articulación con el Nivel:

Asignatura Carga Horaria Porcentaje TEORIA DE CONTROL 128 13.33% INVESTIGACION OPERATIVA 160 16.67% SIMULACION 160 16.67% SISTEMAS DE GESTIÓN I 128 13.33 % ADMINISTRACION DE RECURSOS 192 20% ELECTIVA 128 13.33% LEGISLACION 64 6.67%


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Temas relacionados con materias del nivel: SIMULACIÒN Tema relacionado

Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación



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Articulación con las correlativas:

Asignatura Para cursar Para rendir

Cursada Aprobada Aprobada

Teoría de Control

Química Matemática Superior

Análisis Matemático II Física II

Química Matemática Superior


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Temas relacionados con las correlativas:

MATEMATICA SUPERIOR Tema relacionado Numeros complejos, funciones de variables complejas – Transformada de Laplace Transformada en Z

Resolución de ecuaciones diferenciales Transformada de Laplace Transformada en Z

FISICA II Tema relacionado Tipos de Sistemas


QUIMICA Tema relacionado Tipos de Sistemas


SIMULACIÒN Tema relacionado

Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación



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ORIENTACIÓN

Del Área: El área modelos busca formar al estudiante en el conocimiento de la

matemática aplicada al desarrollo de distintos tipos de sistemas. Estableciendo modelos matemáticos, físicos y lógicos que sirvan para la optimización de cualquier proceso y que pueda ser utilizado.

De la Asignatura: Teoría de Control busca establecer en el estudiante de sistemas otra vista en

el proceso de implementación y prueba de sistemas, permitiendo introducir herramientas de control para el testeo de los mismos.

Brindar los criterios que permitan predecir el comportamiento dinámico de un sistema de control de lazo cerrado. Facilitar las herramientas básicas para el tratamiento de señales.

Conocimiento de productos comerciales existentes en el área, sus presentaciones y su evolución prevista.

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