proyecto final control analogico 2013-2
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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
299005 - CONTROL ANALÓGICO PERÍODO 2013-II
GUÍA DE PROYECTO FINAL
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GUÍA DE ACTIVIDADES
Actividad No. 11
PROYECTO EVALUACIÓN NACIONAL (CURSO EVALUADO POR PR OYECTO)
Nombre del curso: Control Analógico
Temáticas revisadas:
Unidad 1: Análisis y Diseño de Sistemas de Control SISO
Unidad 2: Diseño e Implementación de Sistemas de Control
Objetivos:
• Analizar el comportamiento de un sistema a lazo abierto y a lazo cerrado bajo entradas impulso y escalón
• Establecer la estabilidad de un sistema bajo el criterio de Routh-Hurwitz • Diseñar un controlador PID para un sistema determinado con el fin de
cumplir parámetros solicitados
Aspectos generales del proyecto:
• El curso Control Analógico no será evaluado mediante la prueba final de carácter objetivo (Examen final), el estudiante no tiene la opción de presentar la prueba única del 100%
• El 40% de la nota final se obtendrá de la presentación y entrega del presente proyecto.
• En la circular 400-045 del 14 de septiembre del 2010, se indica lo siguiente: “Se transcribe la decisión que el Consejo de la ECBTI en sesión del 29 de julio del 2010 tomó en relación con la habilitación de los cursos metodológicos y los que tienen evaluación por proyecto: 1. Los cursos metodológicos no serán habilitables y 2. Los cursos evaluados por proyectos no serán habilitables ni podrán ser evaluados mediante prueba única.
Estrategia de aprendizaje:
Aprendizaje basado en proyectos
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Espacio para el desarrollo del proyecto: Foro Act 11: Proyecto Final
Cada integrante del grupo debe ingresar permanentemente a ese espacio durante el tiempo establecido en la agenda para el desarrollo del proyecto
Puntaje máximo: 200 puntos / 500 puntos totales
Guía de actividades:
El grupo colaborativo debe resolver los siguientes puntos:
1. Un sistema que controla una planta de temperatura dentro de un proceso industrial tiene la siguiente estructura:
Modelar el sistema en lazo abierto (sin realimentación), donde se involucren solamente el regulador y la planta. Se sugiere el uso de Matlab, scilab u otro software que esté a su alcance . Una vez realizado esto, se debe variar la ganancia del regulador de forma sistemática y observar la respuesta del sistema cuando la entrada C(s) es un escalón y cuando es un impulso.
Se deben tomar pantallazos de las diferentes respuestas, y completar la siguiente tabla con los valores de K indicados.
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Valor de K
ENTRADA IMAGEN DE LA RESPUESTA (PANTALLAZO)
1 IMPULSO
1 ESCALON
2.5 IMPULSO
2.5 ESCALON
4 IMPULSO
4 ESCALON
7.5 IMPULSO
7.5 ESCALON
Tabla 1. Respuesta del Sistema en Lazo Abierto
Posteriormente, se debe modelar el sistema realimentado (lazo cerrado) donde se involucren el regulador, la planta y el sensor como originalmente se encuentra. De igual forma, realizar la variación de la ganancia del regulador con entradas impulso y escalón y completar la siguiente tabla
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Valor de K
ENTRADA IMAGEN DE LA RESPUESTA (PANTALLAZO)
1 IMPULSO
1 ESCALON
2.5 IMPULSO
2.5 ESCALON
4 IMPULSO
4 ESCALON
7.5 IMPULSO
7.5 ESCALON
Tabla 2. Respuesta del Sistema en Lazo Cerrado
Responder las siguientes preguntas:
• ¿Qué efectos produce en la salida la variación de la ganancia del regulador en lazo abierto ante una entrada escalón?
• ¿Qué efectos produce en la salida la variación de la ganancia del regulador en lazo abierto ante una entrada impulso?
• ¿De qué manera influye la ganancia K en la estabilidad del sistema? • ¿De qué manera influye la ganancia K en el tiempo de asentamiento de la
respuesta del sistema? • ¿Cuál es la influencia de la realimentación en la estabilidad del sistema?
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2. Utilizando el criterio de Routh-Hurwitz, especificar el rango de K para el cual el siguiente sistema es estable
Se debe especificar todo el procedimiento empleado, incluyendo la forma de calcular el arreglo de Routh-Hurwitz
3. Diseñar un controlador PID para una planta con la siguiente función de transferencia (utilizar realimentación unitaria en el lazo de control):
El diseño se debe elaborar de tal forma que el sistema ya realimentado obtenga una respuesta con las siguientes características:
• Tiempo de establecimiento menor a 3 segundos • Sobreimpulso menor al 7%
Utilizar el método deseado para el diseño. Se debe especificar todo el procedimiento empleado en el cálculo de las constantes del controlador y su respectiva sintonización. Modelar en matlab, scilab u otros cuando sea necesario y finalmente, el controlador diseñado debe aplicarse a la planta modelando el lazo de control en el software y mostrando su respectiva respuesta.
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Especificaciones del documento final:
1. Portada
2. Introducción
3. Desarrollo del primer punto
4. Desarrollo del segundo punto (cálculos, arreglo de Routh-Hurwitz, explicación)
5. Desarrollo del tercer punto (cálculo de constantes, explicación, gráficas, etc)
6. Conclusiones (mínimo 5)
7. Bibliografía
Especificaciones del archivo a entregar
El desarrollo de los puntos junto con los demás ítems anteriormente citados, se debe realizar en un archivo formato pdf. Adicional a ello, se debe entregar un archivo de matlab (simulink) de extensión .mdl o en su defecto el que genere scilab o el software empleado, con el diseño del tercer punto; con dicho archivo se corroborará la información que se entrega en el pdf y se analizará si el controlador cumple con el diseño propuesto.
Los dos archivos finales (pdf y modelo en software) se deben entregar en una carpeta comprimida que deberán nombrar de la siguiente manera:
Grupo_xxx_proyecto final_control analogico
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Rúbrica de Evaluación
Item Evaluado Valoración Baja Valoración Media Valoración Alta Máximo
Puntaje
Participación en el
proyecto
El estudiante
nunca participó
del trabajo en
equipo dentro del
foro asignado
(0 puntos)
El estudiante
participó del
trabajo en equipo,
pero sus aportes
no fueron
significativos y/o
no fueron
pertinentes al
proyecto
(15 puntos)
El estudiante
participó de
manera pertinente
en la actividad.
(40 puntos) 40
Estructura del
Informe
El equipo no tuvo
en cuenta las
normas básicas
para la
construcción del
informe
(5 puntos)
Aunque el
documento
presenta una
estructura base, la
misma carece de
algunos elementos
del cuerpo
solicitado
(10 puntos)
El documento
presenta una
excelente
estructura y
contiene todos los
puntos solicitados
en la guía.
(20 puntos)
20
Archivo adjunto
(software)
El grupo
colaborativo no
adjuntó el archivo
soporte del punto
3 del proyecto,
creado en el
software
empleado
(0 puntos)
Aunque el grupo
colaborativo
adjuntó el archivo
soporte del punto
3, al corroborar el
diseño éste no
cumplió con lo
propuesto
(8 puntos)
El grupo
colaborativo
adjuntó el archivo
soporte del punto
3, cumpliendo con
los parámetros del
diseño propuesto.
(15 puntos)
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Desarrollo del
punto 1
En el informe
entregado en pdf,
no se relacionó el
desarrollo del
punto 1
(0 puntos)
Se desarrolló el
punto 1, pero su
procedimiento
presenta falencias
o está incompleto
(15 puntos)
El grupo desarrolló
de manera correcta
el punto 1
(30 puntos) 30
Desarrollo del
punto 2
En el informe
entregado en pdf,
no se relacionó el
desarrollo del
punto 2
(0 puntos)
Se desarrolló el
punto 2, pero su
procedimiento
presenta falencias
o está incompleto
(15 puntos)
El grupo desarrolló
de manera correcta
el punto 2
(30 puntos) 30
Desarrollo del
punto 3
En el informe
entregado en pdf,
no se relacionó el
desarrollo del
punto 3
(0 puntos)
Se desarrolló el
punto 3, pero su
procedimiento
presenta falencias
o está incompleto
(30 puntos)
El grupo desarrolló
de manera correcta
el punto 3
(50 puntos) 50
Referencias
El documento no
presenta
referencias
bibliográficas o
cibergráficas
(5 puntos)
Se maneja de
manera
inadecuada el uso
de citas y
referencias
(10 puntos)
El manejo de citas y
referencias es
satisfactorio
(15 puntos) 15
TOTAL DE PUNTOS POSIBLES 200
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NOTAS:
• ESTUDIANTE QUE NO PARTICIPE EN EL PROYECTO FINAL, S U CALIFICACIÓN EN EL 40% SERÁ 0.0
• SÓLO SE RECIBIRÁ UN PROYECTO FINAL POR GRUPO
• SE CONSIDERARÁN LOS APORTES REALIZADOS HASTA 2 DÍAS ANTES DE LA FECHA DE CIERRE DEL PROYECTO. POR EJEM PLO: SI EL PROYECTO CIERRA EL 16 DE DICIEMBRE, SÓLO SE RECIBIRÁN APORTES HASTA EL 14 DE DICIEMBRE