silabo i 2015 a franklin silva sc mt

VICERRECTORADO DE DOCENCIA

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PROGRAMA DE ASIGNATURA SLABO- PRESENCIAL 1. DATOS INFORMATIVOS

MODALIDAD:

PRESENCIAL

DEPARTAMENTO:

ELCTRICA Y ELECTRNICA

REA DE CONOCIMIENTO:

AUTOMTICA Y ROBTICA

CARRERAS:

MECATRNICA

NOMBRES ASIGNATURA:

SISTEMAS DE CONTROL

PERODO ACADMICO:

ABRIL 2015 AGOSTO 2015 PRE-REQUISITOS:

MATEMTICA SUPERIOR PARA ELECTRNICA [EXCT 11305]

CDIGO:

ELEE 20076

NRC: 3544

No. CRDITOS: 4

NIVEL: SEXTO

CO-REQUISITOS:

FECHA ELABORACIN: 01/04/2015

SESIONES/SEMANA: EJE DE FORMACIN PROFESIONAL

TERICAS: 2

LABORATORIOS:

DOCENTE: ING. FRANKLIN MANUEL SILVA MONTEROS

DESCRIPCIN DE LA ASIGNATURA: Los tpicos revisados en este curso permiten analizar sistemas lineales, con nfasis en estructuras realimentadas puesto que representan la mayora de las encontradas en la naturaleza y las implementadas por el hombre. En particular, en este curso se abordan temas como el anlisis en estado estacionario y dinmico de sistemas lineales que se caracterizan por tener una entrada y una salida, tambin se introducen herramientas nuevas como son el Lugar Geomtrico de las Races, y el Criterio de Routh-Hurwitz, etc. Posteriormente, se analizan los sistemas de manera prctica y se realizan los diferentes tipos de controladores (ON-OFF, P, PI, PD, PID) acorde a las necesidades del sistema.

CONTRIBUCIN DE LA ASIGNATURA A LA FORMACIN PROFESIONAL: Esta asignatura pertenece a la tercera etapa de formacin, complementa el conocimiento instrumentacin industrial mecnica, aplica estos conocimientos en el anlisis de los diferentes sistemas de control analgico de diversas variables utilizadas en la industria. Permite comprender el funcionamiento de los diferentes sistemas de control y cul es su seleccin y aplicacin para satisfacer requerimientos especficos. Sirve como base para la asignatura de Control Digital.

RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA: (UNIDAD DE COMPETENCIA)

Automatiza mquinas y sistemas de manufactura aplicando tecnologa con el fin de mejorar la productividad.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA: Automatizar mquinas y sistemas de manufactura aplicando tecnologa con el fin de mejorar la productividad.

RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA: (ELEMENTO DE COMPETENCIA)

Modela y analiza los diferentes tipos de procesos (sistemas de control), para determinar su funcionamiento, sus caractersticas y sus aplicaciones, utilizando para ello herramientas manuales y software Matlab.


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2. SISTEMA DE CONTENIDOS Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE No.

UNIDADES DE CONTENIDOS

RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA DE TAREAS

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Unidad 1: MODELAMIENTO MATEMTICO DE SISTEMAS

Resultados de Aprendizaje de la Unidad 1: Realiza el modelado matemtico de un sistema compuesto por varios subsistemas, lo relaciona con sistemas existentes y presenta conclusiones. Simplifica y analiza los modelos matemticos , tanto en forma manual como con la ayuda de Matlab.

1.1 INTRODUCCIN

1.1.1 Breve historia de los sistemas de

control

1.1.2 Sistemas de control en lazo

abierto y lazo

cerrado

1.1.3 Componentes de un sistema de

control

1.1.4 Tipos de sistemas de control

1.1.5 Realimentacin y sus efectos

1.2 DESCRIPCIN DE LA PLANTA.

1.2.1 Descripcin externa

1.2.2 Funcin de transferencia

1.2.3 Diagramas de bloques

1.2.4 Diagramas de flujo

1.2.5 Descripcin interna

1.2.6 Espacios de estados

1.3 MODELO DE SISTEMAS

1.3.1 Elctricos

1.3.2 Mecnicos, neumticos,

hidrulicos, etc.

1.3.3 Analoga de Sistemas

Tarea 1: Realizar un resumen de la evolucin de los controladores Tarea 2: Presentar una exposicin sobre el funcionamiento y las aplicaciones de los sistemas de control en la industria. Tarea 3 : Realizar un anlisis sobre las ventajas y desventajas de un Sistema de control en lazo cerrado frente a un sistema de control en lazo abierto. Tarea 4 : Realizar el modelado de diferentes sistemas que presenten varias etapas y desarrollar la simplificacin para obtener un equivalente simple tanto en forma manual como con la ayuda de Matlab.

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Unidad 2: ANLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL EN EL DOMINIO DEL TIEMPO

Resultados de Aprendizaje de la Unidad 2:

Realiza el anlisis de sistemas de diferente orden, reconociendo sus caractersticas. Realiza el lugar geomtrico usando MatLaby lo utiliza para analizar el comportamiento de un sistema.

2.1 RESPUESTA DE SISTEMAS

2.1.1 Determinacin de las races en el plano S. 2.1.2 Localizacin de polos. 2.1.3 Error en estado estacionario. 2.1.4 Tipos de entrada.

Tarea 1: Presentar las grficas de la respuesta en el tiempo de los diferentes sistemas de primer y segundo orden, cuando se aplica una entrada escaln unitario Tarea 2:


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2.1.5 Tipos de sistema. 2.1.6 Coeficientes estticos de error. 2.1.7 Error en sistemas con varias entradas.

2.2 ANLISIS DE RESPUESTA DE SISTEMAS

2.2.1 Anlisis de Estabilidad mediante el criterio de Routh Hourtwitz. 2.2.2 Diseo de la ganancia de sistemas mediante el criterio de Routh Hourtwitz. 2.2.3 Orden de sistemas.

2.3 RESPUESTAS DE LOS SISTEMAS A DIFERENTES TIPOS DE ENTRADAS.

2.3.1 Sistemas de segundo orden. 2.3.2 Sistemas de Orden superior. 2.3.3 Efecto de adicin de polos y ceros.

2.4 LUGAR DE LAS RACES 2.4.1 Mtodo de trazo. 2.4.2 Clculo de Ganancia 2.4.3 Estabilidad Relativa

Utiliza Matlab para presentar las grficas de la respuesta de los diferentes sistemas de primer y segundo orden, cuando se aplica una entrada escaln unitario Tarea 3: Realizar el anlisis de estabilidad de diferentes sistemas tanto en forma manual como utilizando Matlab Tarea 4: Realizar el clculo de error en estado estable para diferentes sistemas utilizando entradas, escaln, rampa y exponencial, compara estos resultados con resultados obtenidos en sistemas reales. Tarea 5: Realizar diagramas de LGR para diferentes sistemas, tanto en forma manual (bosquejo), como tambin utilizando Matlab (detallado), e interpreta los resultados.

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Unidad 3: ANLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL

EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

Resultados de Aprendizaje de la Unidad 3: Analiza y comprende el funcionamiento de los diferentes modos de sistemas de control y los aplica al control de variables en procesos satisfaciendo requerimientos especficos. Comprende y aplica los mtodos de sintonizacin para ajustar el funcionamiento de un sistema de control con los requerimientos deseados.

3.1 DIAGRAMAS DE BODE

3.1.1 Mtodo de trazo 3.1.2 Ancho de banda 3.1.3 Margen de fase y margen de ganancia

3.2 CONTROLADORES PID 3.2.1 Accin Proporcional 3.2.2 Accin Derivativa 3.2.3 Accin Integral 3.2.4 Ajuste de Ziegler Nichols

3.3 REDES DE COMPENSACIN

3.3.1 Tipos de compensacin 3.3.2 Compensadores de adelanto de fase 3.3.3 Compensadores de retraso de fase 3.3.4 Compensadores de retraso -adelanto.

Tarea 1: Realizar el anlisis del funcionamiento de cada uno de los modos de control, realizar una tabla y discutir los resultados. Tarea 2: Realizar un resumen del mtodo de sintonizacin de sistemas de control PID, analizarlo y discutir los resultados. Tarea 3: Realizar en grupo un proyecto de fin de curso en el cual se realice el control PID de una variable a su eleccin, para satisfacer requerimientos especficos del sistema elegido. Presente un informe y defienda su trabajo


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3. PROYECCIN METODOLGICA Y ORGANIZATIVA PARA EL DESARROLLO DE LA ASIGNATURA

( PROYECCIN DE LOS MTODOS DE ENSEANZA-APRENDIZAJE QUE SE UTILIZARN) Al iniciar el periodo acadmico se diagnosticarn cules son los conocimientos y habilidades previamente adquiridas por el estudiante y que contribuyan al desarrollo de la asignatura. Con la ayuda del diagnstico se indagar lo que conoce el estudiante, como lo relaciona, que puede hacer con la ayuda de otros, qu puede hacer solo, qu ha logrado y qu le falta para alcanzar su aprendizaje significativo. A travs de preguntas y participacin de los estudiantes se hace un recuerdo de temas que son requisitos de aprendizaje previos que permita conocer cul es la lnea de base a partir del cual incorporar nuevos elementos de competencia, en caso de encontrar deficiencias enviar tareas para atender los problemas individuales. Plantear interrogantes a los estudiantes para que den sus criterios y puedan asimilar la situacin problemtica. Se iniciar con explicaciones orientadoras del contenido de estudio, donde el docente plantea los aspectos ms significativos, los conceptos, leyes y principios y mtodos esenciales; y propone la secuencia de trabajo en cada unidad de estudio. Se buscar que el aprendizaje se base en el anlisis y solucin de problemas; usando informacin en forma significativa; favoreciendo la retencin; la comprensin; el uso o aplicacin de la informacin, los conceptos, las ideas, los principios y las habilidades en la resolucin de problemas de redes elctricas. Se buscar la resolucin de casos para favorecer la realizacin de procesos de pensamiento complejo, tales como: anlisis, razonamientos, argumentaciones, revisiones y profundizacin de diversos temas. Se realizan prcticas de laboratorio para desarrollar las habilidades proyectadas en funcin de las competencias y el uso de simuladores. Se realizan ejercicios orientados a la carrera y otros propios del campo de estudio. Para optimizar el proceso de enseanza-aprendizaje, se utilizar el laboratorio con el siguiente hardware: elementos electrnicos, multmetros, generador de seales, osciloscopios, complementados con: computador y proyector multimedia.

PROYECCIN DEL EMPLEO DE LAS TIC EN LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE Las TICs, se las emplearn para realizar las simulaciones de los temas tratados en el aula y las presentaciones. Se utilizarn los siguientes simuladores: Matlab, WorkBench, Multisim, Proteus. Adems, los estudiantes deben tener las competencias para resolver: sistemas de ecuaciones, integrales y diferenciales; utilizando calculadoras cientficas u otro medio electrnico.


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4. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE, CONTRIBUCIN AL PERFIL DE EGRESO Y TCNICA DE EVALUACIN.

LOGRO O RESULTADOS DE APRENDIZAJE

NIVELES DE LOGRO Tcnica de evaluacin

Evidencia del aprendizaje

A Alta

B Media

C Baja

1) Realiza el modelado matemtico de un sistema compuesto por varios subsistemas, lo relaciona con sistemas existentes y presenta conclusiones.

X

Revisin de

trabajos con el uso de la rbrica. Cuestionario.

Trabajo escrito

sobre el tema. Documento de evaluacin.

2) Simplifica y analiza los modelos matemticos, tanto en forma manual como con la ayuda de Matlab.

X

Revisin de trabajos con el

uso de la rbrica. Cuestionario.

Trabajo escrito sobre el tema.

Documento de evaluacin.

3) Realiza el anlisis de sistemas de diferente orden, reconociendo sus caractersticas.

X

Revisin de trabajos con el uso de la rbrica.

Cuestionario.

Trabajo escrito sobre el tema. Documento de

evaluacin.

4) Realiza el lugar geomtrico usando MatLaby lo utiliza para analizar el comportamiento de un sistema.

X

Revisin de

trabajos con el uso de la rbrica. Cuestionario.

Informes.

Documento de evaluacin. Trabajo prctico

5) Analiza y comprende el funcionamiento de los diferentes modos de sistemas de control y los aplica al control de variables en procesos satisfaciendo requerimientos especficos.

X

Revisin de trabajos con el

uso de la rbrica. Cuestionario.

Informes y/o videos sobre el

trabajo realizado. Documento de evaluacin.

Trabajo prctico

6) Comprende y aplica los mtodos de sintonizacin para ajustar el funcionamiento de un sistema de control

con los requerimientos deseados. X

Cuestionario.

Revisin de trabajos con el uso de la rbrica

Informes realizado

Documento de evaluacin. Trabajo prctico

7) Modela y analiza los diferentes tipos de procesos (sistemas de control), para determinar su funcionamiento, su sintonizacin, sus caractersticas y sus aplicaciones, utilizando para ello herramientas manuales y software

Matlab.

X

Cuestionario. Revisin de trabajos con el

uso de la rbrica

Informes y/o videos sobre el

trabajo realizado. Documento de

evaluacin. Trabajo prctico.


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5. DISTRIBUCIN DEL TIEMPO:

TOTAL HORAS

CONFERENCIAS CLASES

PRCTICAS LABORATORIOS

CLASES DEBATES

CLASES EVALUACIN

TRABAJO AUTNOMO DEL

ESTUDIANTE

64

40

14

4

6

64

6. TCNICAS Y PONDERACIN DE LA EVALUACIN.

Tcnica de evaluacin 1er Parcial* 2do Parcial* 3er Parcial*

Resolucin de ejercicios 4 4 4

Lecciones oral/escrita 4 4 4

Pruebas orales/escrita 4 4 4

Trabajo colaborativo 4

Examen parcial 8 8 4

Total: 20 20 20

7. BIBLIOGRAFA BSICA/ TEXTO GUA DE LA ASIGNATURA

TITULO AUTOR EDICIN AO IDIOMA EDITORIAL BASE

DIGITAL

Control Systems Engineering E-libro

Sivanagaraju, S. Devi, L.

Primera 2012 Ingles New Academic Science

X

Ingeniera de Control Moderna.

Ogata, Katsuhiko

Tercera 2005 Espaol Pearson-Prentice Hall

BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA

TITULO AUTOR EDICIN AO IDIOMA EDITORIAL BASE

DIGITAL

Sistemas de control para ingeniera

Norman Nise Tercera 2009 Espaol Alfaomega

Control Systems Jagan, N.C. Tercera 2008 Ingles Global Media

X

Mecatrnica: sistemas de control electrnico en la ingeniera mecnica y elctrica

Bolton, William Lomel Daz, Luz ngeles Grillo Giannetto, Marcelo

Quinta 2013 Espaol Alfaomega Grupo Editor

X


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8. LECTURAS PRINCIPALES:

TEMA

TEXTO PGINA

Introduccin a los sistemas de control

Ingeniera de Control Moderna - Ogata

1-6

Modelamiento de sistemas dinmicos

Ingeniera de Control Moderna - Ogata 53-146

Anlisis de la respuesta transitoria y estacionaria


Anlisis del lugar geomtrico Ingeniera de Control Moderna - Ogata 337-413

Diseo de sistemas de control mediante el mtodo del lugar geomtrico de las races


Anlisis de respuesta transitoria y estacionaria


Introduccin a los sistemas de control

Sistemas de Control Moderno - Dorf 1-37

Comportamiento de los sistemas de control con realimentacin


Diseo de4c sistemas de control con realimentacin


Modelado en el dominio del tiempo Sistemas de control para Ingeniera - Nise

128-172

Reduccin de subsistemas mltiples Sistemas de control para Ingeniera - Nise

251-323

Diseo por medio del lugar geomtrico

Sistemas de control para Ingeniera - Nise

496-584

9. ACUERDOS:

DEL DOCENTE:

El profesor se compromete a ayudar a los estudiantes acorde a sus requerimientos. E profesor deber estar en clase sin ningn retraso, salvo casos debidamente

justificados. El profesor no podrn contestar el celular en clase. Evitar cualquier forma de fraude. Las lecciones podrn ser solicitadas por el profesor continuamente, sin previo aviso a

los estudiantes. Los dems trabajos sern solicitados por el profesor por lo menos con una sesin de

clase de anticipacin. En caso totalmente justificado el docente podr abandonar la clase dejando una

tarea. DE LOS ESTUDIANTES:

El estudiante deber leer los artculos cientficos, lecturas recomendadas, previa su asistencia a las sesiones

Solo consultas puntuales podrn ser hechas al profesor mediante el uso del correo electrnico.

Los trabajos deben ser presentados con puntualidad.


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Los trabajos en grupo debern realizarse con la participacin total de sus integrantes. Los estudiantes y el profesor debern estar en clase sin ningn retraso, salvo casos

debidamente justificados. Los estudiantes no podrn contestar el celular en clase. Los estudiantes no podrn usar el celular durante una prueba. Realizar trabajo autnomo. Evitar cualquier forma de fraude comprobado, de existir implicar la aplicacin del

reglamento vigente. En caso totalmente justificado un estudiante podr abandonar o reingresar a la clase

sin interrumpirla.

silabo i 2015 a franklin silva sc mt

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