SLABO DE CONTROL DIGITAL 1. DATOS INFORMATIVOS

ASIGNATURA: Control Digital

CDIGO: NRC: NIVEL: 7

CRDITOS:4

DEPARTAMENTO: Elctrica y Electrnica

CARRERAS: Automatizacin y Control, Mecatrnica.

REA DEL CONOCIMIENTO: Automtica y Robtica.

DOCENTE: Ing. Edwin Aguilar.

PERODO ACADMICO: Mar- Ago 2012 FECHA ELABORACIN: 15/02/2012

SESIONES/SEMANA: EJE DE FORMACIN Profesional

TERICAS: 2

PRCTICAS:2

PRE-REQUISITOS:

Sistemas de Control.

CO-REQUISITOS:

PLC, Electrofluidos, Control Industrial.

DESCRIPCIN DE LA ASIGNATURA: El presente curso tiene por objetivo disear e implementar sistemas de control discretos, para sistemas prcticos lineales y no lineales, cuyos controladores estn diseados en base a la teora de control clsica y moderna. Su utilidad radica en el hecho de que mediante este curso el estudiante estar en capacidad de disear controladores discretos, implementados va computador, o plcs, y de conocer cmo interconectar e involucrar los diferentes elementos que componen un sistema de control discreto en lazo cerrado, presentado como solucin para determinados procesos dentro de la industria. Su vinculacin al currculo de la carrera se da en un sptimo nivel, en donde el estudiante rene apropiadamente los conocimientos y capacidades necesarias para disear e implementar un sistema de control discreto en lazo cerrado.

UNIDADES DE COMPETENCIAS A LOGRAR:

GENRICAS: Demuestra en su accionar profesional valores universales y propios de la profesin, demostrando inteligencia

emocional y creatividad en el desarrollo de las ciencias.

Interpreta y resuelve problemas de la realidad aplicando mtodos de investigacin, mtodos propios de las ciencias, herramientas tecnolgicas y diversas fuentes de informacin en idioma nacional y extranjero, con honestidad, responsabilidad, trabajo en equipo y respeto a la propiedad intelectual;

Demuestra cualidades de liderazgo y espritu emprendedor para la gestin de proyectos empresariales y sociales, en los sectores pblicos y privados.

Promueve una cultura de conservacin del ambiente en la prctica profesional y social.

ESPECFICAS: Integra tecnologas de ltima generacin para la optimizacin de la operacin de procesos productivos con

creatividad y respeto al medio ambiente, cumpliendo normas internacionales para la documentacin y presentacin de sus diseos.

Aplica estrategias de control para la optimizacin de la operacin de procesos productivos con responsabilidad y cumpliendo normas internacionales para la documentacin y presentacin de sus diseos.

ELEMENTO DE COMPETENCIA: Disea sistemas de control discretos a fin de controlar determinados procesos dentro de la industria con tica profesional y social.

RESULTADO FINAL DEL APRENDIZAJE: Diseo e implementacin de sistemas de control discretos.

CONTRIBUCIN DE LA ASIGNATURA A LA FORMACIN PROFESIONAL: Los conocimientos adquiridos a travs de esta asignatura contribuyen para que el estudiante tenga las herramientas necesarias para el diseo de controladores discretos, clave para un ingeniero de especializacin en automatizacin y control. Al tratar con los elementos que forman parte de un sistema de control discreto tales como la planta, controladores discretos, pre-actuadores, actuadores, sensores, acondicionadores de seal y elementos finales de control esta asignatura guarda relacin directa con materias tales como, instrumentacin y sensores, sistemas de control, control industrial, plcs, y control de procesos. La asignatura finalmente, por su importancia en la especializacin, corresponde a la formacin fundamental para la carrera de ingeniera electrnica en la rama de automatizacin y control.

2. SISTEMA DE CONTENIDOS Y PRODUCTOS DEL APRENDIZAJE No. UNIDADES DE CONTENIDOS EVIDENCIAS DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA DE TAREAS

1

UNIDAD 1: DISEO DE SISTEMAS DE CONTROL ANALGICOS MEDIANTE EL EMPLEO DE TCNICAS DE CONTROL CLSICAS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA. APLICACIONES PRCTICAS. IMPLEMENTACIN.

Producto de Unidad1: DISEO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL ANALGICO UNIVARIABLE APLICANDO DIVERSAS TCNICAS DE CONTROL CLSICAS. (VARIABLES A CONSIDERAR: POSICIN, TEMPERATURA, NIVEL, VELOCIDAD).

Diseo de Redes de atraso, adelanto y adelanto-atraso de fase va D. Bode, y LGR. Aplicaciones.

Diseo de controladores P, PI, PD y PID va D. Bode, y LGR. Aplicaciones.

Tarea 1.1 Diseo y simulacin de sistemas de control analgicos de acuerdo a los temas planteados. Tarea 1.2. Taller en clase a nivel de grupo respecto al diseo de un controladores y compensadores para un determinado sistema prctico del tipo no lineal. Tarea 1.3 Implementacin de sistemas de control analgicos.

2

UNIDAD 2: DISEO DE SISTEMAS DE CONTROL DISCRETOS MEDIANTE LA TCNICA DE CONTROL MODERNO ESPACIO DE ESTADOS. APLICACIONES PRCTICAS. IMPLEMENTACIN.

Producto de Unidad2: DISEO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL DISCRETO UNIVARIABLE APLICANDO LA TCNICA DE CONTROL MODERNO ESPACIO DE ESTADOS. (VARIABLES A CONSIDERAR: POSICIN, TEMPERATURA, NIVEL, VELOCIDAD).

Anlisis de Controlabilidad y Observabilidad de sistemas.

Diseo de controladores analgicos va espacio de estados.

Tracking de sistemas.

Seleccin del perodo de muestreo.

Discretizacin de sistemas en el espacio de estados.

Diseo de controladores discretos va espacio de estados.

Tarea 2.1 Diseo y simulacin de sistemas de control analgicos va espacio de estados. Tarea 2.2 Diseo y simulacin de sistemas de control discretos va espacio de estados. Tarea 2.3 Implementacin de controladores diseados mediante la tcnica de control moderno espacio de estados.

3

UNIDAD 3: DISEO DE SISTEMAS DE CONTROL DISCRETOS MEDIANTE EL EMPLEO DE TCNICAS DE CONTROL CLSICAS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA. APLICACIONES PRCTICAS. IMPLEMENTACIN.

Producto de Unidad3: DISEO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL DISCRETO UNIVARIABLE APLICANDO DIVERSAS TCNICAS DE CONTROL CLSICAS. (VARIABLES A CONSIDERAR: POSICIN, TEMPERATURA, NIVEL, VELOCIDAD).

Contenidos:

Discretizacin de sistemas. Anlisis en el Plano z.

Discretizacin de sistemas. Anlisis en el Plano w.

Anlisis de la estabilidad de sistemas discretos.

Anlisis de respuesta transitoria y de rgimen permanente (error en estado estacionario) de sistemas discretos.

Diseo de redes de compensacin discretas

Tarea 3.1 Anlisis y simulacin de la respuesta transitoria y de rgimen permanente de sistemas discretos. Tarea 3.2. Diseo y simulacin de sistemas de control discretos mediante el uso de redes de compensacin diseadas en el plano W. Tarea 3.3 Diseo y simulacin de sistemas de control discretos mediante el uso de controladores PID diseados en el plano Z.

atraso, adelanto, y adelanto atraso en el dominio de la frecuencia va D. Bode y LGR.

Diseo de Controladores PID discretos en el dominio de la frecuencia va D. Bode y LGR.

Tarea 3.4 Implementacin de sistemas de control discretos.

3. RESULTADOS Y CONTRIBUCIONES A LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES:

LOGRO O RESULTADOS DE APRENDIZAJE

NIVELES DE LOGRO

El estudiante debe A Alta

B Media

C Baja

A. Aplicar Conocimientos en matemticas, ciencia e ingeniera. x

Resuelve sistema de ecuaciones diferenciales. Aplica conceptos de transformada z. Aproxima numricamente operaciones de integracin y derivacin.

B. Disear, conducir experimentos, analizar e interpretar datos.

x Analiza la estabilidad de un sistema discreto.

C. Disear sistemas, componentes o procesos bajo restricciones realistas.

x Discretiza un sistema de tipo lineal o no lineal. Disea sistemas de control discretos.

D. Trabajar como un equipo multidisciplinario. x

Interpreta datos proporcionados por parte de las disciplinas de instrumentacin, mecnica, elctrica, procesos.

E. Identificar, formular y resolver problemas de ingeniera.

x Identifica parmetros de desempeo para sistemas discretos.

F. Comprender la responsabilidad tica y profesional. x

Demuestra dominio respecto al oportuno manejo de especificaciones tcnicas y empleo de elementos que componen un lazo de control discreto.

G. Comunicarse efectivamente. x

Expone oralmente temas de investigacin asignados y presenta informes escritos respecto al diseo de controladores discretos.

H. Entender el impacto de la ingeniera en el contexto medioambiental, econmico y global.

x

Dimensiona de manera apropiada los elementos que componen un sistema de control discreto en lazo cerrado.

I. Comprometerse con el aprendizaje continuo.

x Investiga temas asignados respecto a la materia.

J. Conocer temas contemporneos. x Investiga diseo de controladores mediante tcnicas modernas.

K. Usar tcnicas, habilidades y herramientas prcticas para la ingeniera.

x

Usa matlab como simulador para diseo de controladores discretos para implementarlos posteriormente va PC, controladores universales, PLCs.

4. FORMAS Y PONDERACIN DE LA EVALUACIN.

(*Se puede expresar en puntaje o porcentaje de la nota final/20 puntos. No debe

existir una diferencia mayor a 2 puntos entre cada forma de evaluacin)

TCNICAS E INSTRUMENTOS 1er

Parcial* 2do

Parcial* 3er

Parcial*

Tareas 4 4 4

Investigacin

Lecciones 2 2 2

Pruebas

Laboratorios/informes

Evaluacin conjunta 8 8 8

Producto de unidad 2 2 2

Defensa del Resultado final del aprendizaje y documento

4 4 4

Total: 20 20 20

5. PROYECCIN METODOLGICA Y ORGANIZATIVA PARA EL DESARROLLO DE LA

ASIGNATURA

( PROYECCIN DE LOS MTODOS DE ENSEANZA-APRENDIZAJE QUE SE UTILIZARN)

Clase magistral.

Clases prcticas.

Toma de apuntes.

TIC

Debates.

Grficos.

Talleres.

( Se plantear la proyeccin de los mtodos de enseanza y de aprendizajes que se utilizarn, en especial deber quedar reflejado la aplicacin del ciclo de aprendizaje, el aprendizaje basado en problemas, aprendizaje basado en casos, trabajos colaborativos, )

(PROYECCIN DEL EMPLEO DE LAS TIC EN LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE)

Para optimizar el proceso de enseanza-aprendizaje, se utilizar el laboratorio con los siguientes equipos: procesos varios, elementos de medicin, pre-actuadores, actuadores, controladores asistidos por computador, PLCs.

Las TIC, se las emplearn para realizar las simulaciones de los temas tratados en el aula y presentaciones.

Se utilizarn los simuladores: Matlab, Simulink.

6. DISTRIBUCIN DEL TIEMPO: PRESENCIAL

TOTAL HORAS

CONFERENCIAS CLASES

PRCTICAS LABORATORIOS

CLASES DEBATES

CLASES EVALUACIN

TRABAJO AUTNOMO DEL

ESTUDIANTE

128

20 12 12 8 12 64

7. TEXTO GUA DE LA ASIGNATURA

TITULO AUTOR EDICIN AO IDIOMA EDITORIAL

FEEDBACK CONTROL SYSTEMS

PHILIPS CHARLES

4TA 2000 INGLS PRENTICE HALL

8. BIBLIOGRAFA RECOMENDADA

TITULO AUTOR EDICIN AO IDIOMA EDITORIAL

Feedback Control Systems Philips Charles 4ta 2000 Ingls Prentice Hall

Process Control Instrumentation Technology

Curtis Jhonson 6ta 2000 Ingls Pearson Education SA

Sistemas de Control Moderno Dorf Richard 10ma 2005 Espaol Pearson Education SA

Control en el espacio de estados

Domnguez Sergio

1era 2002 Espaol Pearson Education SA

Ingeniera de Control Moderno

Ogata Katsuhiko 4ta 2003 Espaol Pearson Education SA

9. LECTURAS PRINCIPALES:

TEMA

TEXTO PGINA

ML_IM

MAGNETIC LEVITATION SYSTEM (MANUAL DE INSTALACIN). CARACTERSTICAS TCNICAS DE UN SISTEMA DE LEVITACIN.

1-19

ML_UM

MAGNETIC LEVITATION SYSTEM (MANUAL DE USUARIO). MODELAMIENTO DE UN SISTEMA NO LINEAL Y DISEO DE CONTROLADORES.

1-47

MT_im_PCI

MULTITANK SYSTEM (MANUAL DE INSTALACIN). CARACTERSTICAS TCNICAS DE UN SISTEMA DE LEVITACIN.

1-14

MT_um_PCI

MULTITANK SYSTEM (MANUAL DE USUARIO). MODELAMIENTO DE UN SISTEMA NO LINEAL Y DISEO DE CONTROLADORES.

1-76