planeacion de control (1)

I N S T I T U T O T E C N O L Ó G I C O

SUPERIOR DE MISANTLA

Planeación Didáctica de Ingeniería de Control Clásico

Responsable del Proceso: Docente frente a grupo Fecha de Versión: 06 - Febrero - 2013Apartado: 7.1 Copia No. Código:PD-EMJ-1014 Versión No.: Hoja : 1 de 16

1. DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura: INGENIERÍA DE CONTROL CLÁSICO

Carrera: Ingeniería Electromecánica.

Clave de la asignatura: EMJ- 1014

Horas teoría-Horas práctica-Créditos: 4- 2-6

2. UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA

2.1. Relación con otras asignaturas del plan de estudio.

ANTERIORES POSTERIORESAsignaturas Temas Asignaturas Temas

.

2.2. Aportación de la asignatura al perfil del egresado.

El alumno seleccionará y utilizará teorías de control clásico con la finalidad de modelar y analizar sistemas electromecánicos, y diseñar controladores para la automatización de los procesos, existentes en todas las industrias. Este programa proporciona métodos estructurados de análisis dinámico de elementos y sistemas electromecánicos, herramientas para el diseño de control automático de procesos continuos; así como fundamentos sólidos para la interpretación y aplicación directa del control automático.

3. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO

Modelar la dinámica de los componentes básicos de sistemas electromecánicos. Y aplicar las teorías de la ingeniería de control clásico para el análisis y diseño de los controladores que se implementan en la automatización de procesos.

4.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR

Elaboró: Revisó: Autorizó:Puesto Docente Academia de Electromecánica Jefatura AcadémicaNombreFirma Ing.Mario Pérez Acosta Ing. Saúl Reyes Barajas Ing. Saúl Reyes Barajas

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4.1 Competencias Específicas: Modelar y estudiar la dinámica de los componentes básicos de sistemas electromecánicos.

Aplicar las teóricas de la ingeniería de control clásico para el análisis y diseño de los controladores que se implementan en la automatización de procesos.

4.2 Competencias Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Comunicación oral y escrita. Habilidades básicas de manejo de la computadora para la realización de

análisis. Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas. Solución de problemas. Toma de decisiones.

4.3. Competencias Instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Conocimientos generales básicos. Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su propia lengua. Conocimiento de una segunda lengua. Habilidades básicas de manejo de la computadora. Habilidades de gestión de información (habilidad para buscar y analizar

información proveniente de fuentes diversas. Solución de problemas. Toma de decisiones.

4.4. Competencias Interpersonales: Capacidad crítica y autocrítica. Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales. Compromiso ético.

4.5. Competencias Sistémicas:

Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. Habilidades de investigación. Capacidad de aprender. Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad). Liderazgo. . Habilidad para trabajar en forma autónoma. Iniciativa y espíritu emprendedor. Preocupación por la calidad. Búsqueda del logro.

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5. PLANEACIÓN DIDÁCTICA POR UNIDAD

5.1. Unidad: I Tema: Sistemas de Control

Objetivo de la Unidad (Competencia a Desarrollar por el Alumno) Sugerencia de Evaluación por Unidad

Que el alumno conozca y maneje los términos de la ingeniería de control clásico y pueda identificar las partes de un control en lazo abierto o cerrado.

Investigación Problemas de investigacion

No. Subtema

Descripción del Subtema Actividades del Maestro Actividades del alumnoCompetencias a

DesarrollarNo.

Sesiones

1.1

.Marco conceptual.

1.1.1 Control, sistema, proceso, actuador, variable controlada, variable manipulada, sistema de control, perturbación, entrada de referencia.

Realizar el Encuadre del curso.

Analizar los conceptos básicos que caracterizan un sistema de control de procesos, y fundamentar la terminología que se utiliza en estos sistemas mediante su identificación en un sistema de nivel. Crear una discusión acerca el concepto de sistemas de control en lazo cerrado y lazo abierto. Identificar y clasificar ejemplos de sistemas conocidos en su entorno.

Organizará al grupo en equipos para su trabajo durante el ciclo.

Analizar los conceptos básicos que caracterizan un sistema de control de procesos, y fundamentar la terminología que se utiliza en estos sistemas mediante su identificación en un sistema de nivel. Modelar una red eléctrica RLC, y discutir si su modelo es lineal o no lineal, variante o invariante en el tiempo. Identificar los diferentes tipos de errores de medición de variables de proceso.

Realizar la medición de una

Habilidades básicas de manejo de la computadora para la realización de análisis.

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

Comunicación oral y escrita en su propia lengua.

Capacidad crítica y autocrítica.

Trabajo en equipo. Compromiso ético.

5

1.2Control en lazo abierto 1.2.1 Representación mediante diagrama de

bloques 1.2.2 Análisis de ejemplos

reales.

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Investigar y discutir el concepto de sistemas de control en lazo cerrado y lazo abierto. Identificar y clasificar ejemplos de sistemas conocidos en su entorno.

Compartir y reflexionar la clasificación de ejemplos.

variable seleccionada.

Investigar los conceptos: Sistemas lineales, no lineales, variantes e invariantes en el tiempo. Discutir e interpretar la relación de linealidad que existe entre el voltaje y la corriente en una resistencia.

Investigar, identificar y

5

1.3

Control en lazo cerrado.

1.3.1 Representación mediante diagrama de bloques 1.3.2 Análisis de ejemplos

reales.

Habilidades de investigación.

Capacidad de aprender.

Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones.

Habilidad para trabajar en forma autónoma.

Iniciativa y espíritu emprendedor.

Preocupación por la calidad.

Búsqueda del logro

1.4

.Sistemas lineales.

1.4.1 Sistemas lineales invariables en el tiempo. 1.4.2 Sistemas lineales variables en el tiempo.

1.5 Sistemas no lineales.

1.5.1 Linealización

Bibliografia: Recurso Didáctico:

1.-CREUS, Antonio. Instrumentación Industrial 7a edición México. Editorial Alfaomega -Marcombo 2005. 775 Págs.

2.-OGATA, Katsuhiko. Ingeniería de control Moderna. 4ª edición. España Editorial Pearson Prentice Hall 2003. 965 páginas

- Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.- Revistas sobre el tema

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3- NISE, Norman. Sistemas de control para ingeniería 3ª edición Editorial CECSA -Software Educativo

5.1. Unidad: II Tema: Modelado de sistemas dinámicos.


El alummno aplicará diveros analisis desistemas de control para determinar sus modelos matematicos. Ademas de utilizar un software educativo para sismplificar el proceso de analisis.

Investigación Exposición

No. SubtemaDescripción del

SubtemaActividades del Maestro Actividades del Alumno

Competencia aDesarrollar

No. Sesiones

2.1

Función de transferencia. 2.1.1 Sistemas mecánicos. 2.1.1.1 De translación2.1.1.2 De rotación. 2.1.2 Sistemas eléctricos. 2.1.3 Representación en diagramas de bloque a lazo cerrado.

Determinar en clase la funcion de transferencia de diferentes sistemas electricos mecanicos, electronicos, etc

Obtener la funcion de transferencia de diversos ejercicios de tipo mecanico, electricos y representarlos mediante diagrams de bloques

Habilidades básicas de manejo de la computadora para la realización de análisis.

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

Comunicación oral y escrita en su propia lengua.

Capacidad crítica y autocrítica.

Trabajo en equipo. Compromiso ético

15

2.2 Sistemas análogos. 2.2.1 Analogía fuerza-tensión 2.2.2 Analogía Fuerza

Ejemplicar las diferentes analogias para determinar las funciones de transferencia

Determinar la funcion de transferencia de diversos

ejercicios usando analogíias de corriente y de voltaje.

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corriente.

2.3

Algebra de bloques. 2.3.1 Reducción de diagramas de bloques. 2.3 Sistemas eléctricos y mecánicos.

2.3.1 Motores de CC controlados por el inducido. 2.3.2 Motores de CC controlados por el campo.

Ejemplicar el metodo de reduccion de bloques, en sistemas electricos y mecanicos.Determinar los modelos de motores de CC . Y obtener sus diagramas de bloques de los diferentes modelos.

Obtener y analizar la función de transferencia de diversos sistemas eléctricos, mecánicos, electrónicos y electromecánicos.

Capacidad de análisis y síntesis Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas

Solución problemas

Toma de decisiones.

10

2.4

Espacio de estados.Relación entre función de transferencia y espacio de estados.

Obtener el modelo de diferentes sistemas usando la tecnica de espacio de estados

Obtener y analizar la función de transferencia en espacio de estados de diversos sistemas eléctricos, mecánicos, electrónicos y electromecánicos.

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3- NISE, Norman. Sistemas de control para ingeniería 3ª edición Editorial CECSA

Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.- Revistas sobre el tema-Software Educativo

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5.1. Unidad: III Tema: Respuesta Dinámica


Que el alumno conozca los analisis que se aplican a los sistemas de primer y segundo orden, para determinar la repsuesta dinamica de los mismos ante diferntes entradas de control

Solucion de problemas Realizacion de programas.

No. Subtema Descripción del Subtema Actividades del Maestro Práctica del AlumnoCompetencia a

DesarrollarNo. Sesiones

3.1Sistemas de 1er orden. 3.1.1 Respuesta al escalón unitario. 3.1.2 Respuesta a la rampa.

Analizar analiticamente y mediante un software la repsuesta al escalon y rampa de un sistema de primer orden,

Obtener la respuesta al escalón de forma analítica y mediante un software de sistemas de diversos primer orden

Capacidad de análisis y síntesis

Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora


103.2

Sistemas de 2° orden. 3.2.1 Clasificación. 3.2.2 Parametros de la respuesta subamortiguada ante la entrada escalón.

. Analizar analiticamente y mediante un software la repsuesta al escalo y rampa de un sistema de segundo orden

Obtener la respuesta al escalón de forma analítica y mediante un software de sistemas de diversos segundo orden y orden superior.

3.3 Sistemas de orden Analizar sistemas de orden superior, y determinar las

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superior. condiciones necesarias y suficientes para simularlos como sistemas de segundo orden

Solución problemas

Toma de decisiones.




3- NISE, Norman. Sistemas de control para ingeniería 3ª edición. Editorial Cecsa

- Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.

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5.1. Unidad: IV Tema: Acciones básicas de control.


Comprender y aplicar las técnicas para la manipulación y procesamiento de datos, a través de software especializado para la generación de reportes.

Solucion de problemas diseño de control .

No. Subtema Descripción del SubtemaActividades del

MaestroActividades del Alumno


No. Sesiones

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4.1

Acciones de control. 4.1.1 Acción de dos posiciones. 4.1.2 Acción proporcional. 4.1.3 Acción integral. 4.1.4 Acción derivativa. 4.1.5 Acción proporcional e integral. 4.1.6 Acción proporcional y derivativa. 4.1.7 Acción proporcional derivativa e integral. 4.1.7.1 Método de Ziegler y Nichols

Explicar las diferentes

acciones de control de los controladores industriales. Y ejemplicar cada uno de ellos. Sintonizacion de un controlador

Impementar un control con las diferentes acciones de control.

Habilidades básicas de manejo de la computadora


Solución problemas

Toma de decisiones

10

4.2

Criterios para la selección de un controlador.

Identificar los puntos importantes al elegir un controlador.

4.3 Construcción de controladores 4.3.1 Controlador PID eléctrico. 4.3.2 Controlador PID electrónico. 4.3.3 Controlador PID Mecánico.

Ejemplicar la construccion de un controlador PID en un software educativo.

Mostrar el funcionamiento de un controlador PID y su sintonizacion en unejemplo real.

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3- NISE, Norman. Sistemas de control para ingeniería 3ª edición. Editorial Cecsa

- Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.- Revistas especializadas sobre el tema-Software Educativo

5.1. Unidad: V Tema: Estabilidad


Que el alumno aplique las técnicas clásicas para determinar la estabilidad de los sistemas de control

Solucion de programas Diseño controlador




No. Sesiones

5.1 5.1 Criterio de Routh-

hurwitz.

5.1. Realizar exposición grupal sobre los puntos del criterio de ROUTH hurwitz para

Diseñar un controlador PID


3

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determinar la estabilidad de un sistema de control.

para controlar un motor de CD en lazo cerrado, utilizando el método de Routh-Hurwitz para calcular los parámetros.

Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora


Solución problemas

Toma de decisiones.

5.2

Lugar geométrico de las raíces.

5.2.1 Reglas generales para construir el lugar geométrico de las raíces. 5.2.2 Cancelación de los polos con G(s) con ceros H(s)

Ejemplicar mediante dos ejercicios el trazado del

lugar de las raices, ademas de usar un

software para comprobar la respuesta obtenida.

Aplicar el método del lugar de las raíces para

analizar la estabilidad de un motor de cd .

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- - Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.- Revistas especializadas sobre el tema-Software Educativo-Apuntes de cursos tomados

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5.1. Unidad: VI Tema: Aplicación de proyecto de control


Diseñar diversos sistemas de instrumentación y control que abarquen un aspecto amplio de disciplinas. Trabajo Práctico Reporte




No. Sesiones

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6.1 Control de velocidad de un motor en lazo cerrado. 6.1.1 Implementación de un control proporcional. 6.1.2 Implementación de un control Proporcional Integral. 6.1.3 Implementación de un control Proporcional Integral Derivativo.

Coordinar en equipos la creacion de diversos sistemas de control

Utilizar el modelo del motor de CD obtenido para diseñar e implementar un control:

Proporcional Proporcional-Integral Proporcional-Integral-

Derivativo.

Que permita mantenerlo en una velocidad angular deseada.

Solución de problemas


Trabajo en equipo Capacidad de trabajar en equipo interdisciplinario

Capacidad de comunicarse con profesionales de otras áreas

Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica

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- - Pizarrón y Pintarrón- Cañón proyector- Equipo de medición existente en el laboratorio.- Revistas especializadas sobre el tema-Software Educativo-Apuntes de cursos tomados

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6.- REVISION DE LA PLANEACION DIDACTICA

Esta planeación deberá ser revisada cada dos ciclos escolares a partir de la fecha de versión.

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