GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto...

17
GUÍA DOCENTE Control Electrónico Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones Universidad de Alcalá Curso Académico 2019/2020 3 er Curso - 2º Cuatrimestre

Transcript of GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto...

Page 1: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

GUÍA DOCENTE

Control Electrónico

Grado enIngeniería Electrónica de Comunicaciones

Universidad de Alcalá

Curso Académico 2019/2020

3er Curso - 2º Cuatrimestre

Page 2: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Control Electrónico

Código: 370002

Titulación en la que se imparte:Grado enIngeniería Electrónica de Comunicaciones

Departamento y Área de Conocimiento:Electrónica

Tecnología Electrónica

Carácter: Obligatoria

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre: 3er Curso, 2º Cuatrimestre

Profesorado:Coordinador de la asignatura: Cristina Losada Gutiérrez

Horario de Tutoría: Consultar en la Web de la asignatura

Idioma en el que se imparte: Español/English friendly

2

Page 3: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

1a. PRESENTACIÓN

La asignatura de Control Electrónico pretende introducir al alumno en el estudio de sistemaselectrónicos de control tanto continuos como discretos.

Para ello se estudian las propiedades básicas de los sistemas de control realimentados y el modelado eidentificación del proceso a controlar. Se analizan los conceptos de estabilidad y respuesta temporal desistemas dinámicos, y los principios de diseño de controladores, utilizando técnicas basadas en el lugarde las raíces, la respuesta frecuencial y el espacio de estados. Se incide también en la simulación eimplementación de controladores electrónicos aplicados a prototipos reales.

Para el buen aprovechamiento de la presente asignatura será recomendable tener los conocimientosprevios adquiridos durante los cuatrimestres anteriores en las asignaturas de Señales y Sistemas,Cálculo I, Electrónica de Circuitos, Subsistemas Electrónicos y Sistemas Electrónicos Digitales.

1b. COURSE SUMMARY

The aim of this course is to introduce the students in the study of both continuous and discrete electroniccontrol systems.

In order to do that, they are studied the basic properties of the feedback control systems, as well as theidentification and modelling of the process to be controlled. Moreover, they are analyzed the concepts ofstability, temporal response of dynamic systems, and the principles of the design of controllers usingtechniques based on the root locus, the frequency response and the state space. It is also addressedthe simulation and implementation of electronic controllers applied to real prototypes.

For better understanding of the course, it will be necessary to have prior knowledge acquired in thesubjects of Signals and Systems, Calculus I, Basics Electronics, Circuit Electronics of and DigitalElectronic Systems.

2. COMPETENCIAS

Competencias básicas, generales y transversales.

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias básicas, generales y transversalesdefinidas en el apartado 3 del Anexo de la Orden CIN/352/2009:

TR2 - Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje denuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse anuevas situaciones.

TR3 - Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y decomunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidadética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación.

TR8 - Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe y decomunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados eideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica.

Competencias de Carácter Profesional

Esta asignatura proporciona la(s) siguiente(s) competencia(s) de carácter profesional definida(s) en elapartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:

3

Page 4: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

CSE3 - Capacidad de realizar la especificación, implementación, documentación y puesta a puntode equipos y sistemas, electrónicos, de instrumentación y de control, considerando tanto losaspectos técnicos como las normativas reguladoras correspondientes.

CSE4 - Capacidad para aplicar la electrónica como tecnología de soporte en otros campos yactividades, y no sólo en el ámbito de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones.

CSE6 - Capacidad para comprender y utilizar la teoría de la realimentación y los sistemaselectrónicos de control.

Resultados de aprendizaje

Al terminar con éxito esta asignatura/enseñanza, los estudiantes serán capaces de:

RA1. El alumno debe ser capaz de modelar y simular sistemas realimentados de control tanto entiempo continuo como en tiempo discreto, aplicándolos a diferentes prototipos electrónicos decomunicaciones.

RA2. El alumno debe haber adquirido la capacidad para diseñar y ajustar sistemas de controlutilizando técnicas basadas en el lugar de las raíces, la respuesta frecuencial y el espacio deestados.

RA3. El alumno debe ser capaz de implementar de forma práctica los sistemas de controlestudiados, aplicándolos a diferentes prototipos electrónicos.

3. CONTENIDOS

Bloques de contenido Total de horas

Tema 1. Introducción a los sistemas de control y modelado de sistemasdinámicos. Control en lazo abierto y en lazo cerrado. Modelos en el dominiodel tiempo. Función de transferencia. Sistemas muestreados. Diagramas debloques y su simplificación. Modelo en VVEE.

7 horas

Tema 2. Respuesta temporal y frecuencial. Concepto de estabilidadabsoluta y relativa. Análisis de la respuesta temporal y en frecuencia:régimen transitorio y errores en régimen permanente.

11 horas

Tema 3. Introducción al diseño de controladores. Acciones básicas decontrol. Control PID y sus variantes. Técnicas de diseño de controladoresdiscretos. Programación de controladores.

4 horas

Tema 4. Análisis y diseño de controladores mediante el lugar de las raíces.Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes enadelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces.Diseño de controladores en el espacio de estados.

10 horas

Tema 5. Análisis y diseño de controladores en el dominio de la frecuencia.Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase utilizando el diagrama deBode. Controladores PID en el dominio de la frecuencia.

4 horas

Prácticas de Laboratorio. Estudio, simulación y montaje de controladorespara prototipos reales.

20 horas

4

Page 5: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

Cronograma

La temporización y el cronograma final de la asignatura se adaptarán al calendario oficialcorrespondiente y será descrito en un documento de Presentación a la Asignatura, a entregar al iniciodel curso.

4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE.ACTIVIDADES FORMATIVAS

4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:58 horas (56 horas de clase presencial+2 horas de evaluación)

Número de horas del trabajo propio del estudiante: 92

Total horas 150

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

En el proceso de enseñanza-aprendizaje se realizarán las siguientes actividades formativas:

Clases Teóricas.Clases Prácticas: resolución de problemas.Clases Prácticas: laboratorio.Tutorías: individuales y grupales.

Además se podrán utilizar, entre otras, los siguientes recursos complementarios:

Trabajos individuales o en grupo: conllevando además de su realización, la exposición ante elresto de sus compañeros para propiciar el debate.Asistencia a conferencias, reuniones o discusiones científicas relacionadas con la materia.

A lo largo del curso al alumno se le irán proponiendo actividades y tareas tanto teóricas como prácticas.Se realizarán distintas prácticas coordinadamente con la impartición de los conceptos teóricos; de estamanera el alumno puede experimentar y consolidar así los conceptos adquiridos, tanto individualmentecomo en grupo.

Para la realización de las prácticas, el alumno dispondrá en el laboratorio de un puesto con instrumentalbásico (osciloscopio, fuente de alimentación, generador de señal), así como un ordenador con softwarepara el diseño y simulación de sistemas de control. En esta asignatura, se propone que las prácticas serealicen en grupos de dos alumnos.

Durante todo el proceso de aprendizaje en la asignatura, el alumno deberá hacer uso de distintasfuentes y recursos bibliográficos o electrónicos, de manera que se familiarice con los entornos dedocumentación que en un futuro utilizará profesionalmente.

El profesorado facilitará los materiales necesarios para el seguimiento de la asignatura (fundamentosteóricos, ejercicios y problemas, manuales de prácticas, referencias audiovisuales, etc.) de manera queel alumno pueda cumplir con los objetivos de la asignatura, así como alcanzar las competenciasprevistas.

5

Page 6: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

El alumno dispondrá a lo largo del cuatrimestre de tutorías grupales programadas, e individuales segúnlas necesidades del mismo. Ya sea de manera individual o en grupos reducidos, estas tutoríaspermitirán resolver las dudas y afianzar los conocimientos adquiridos. Además, ayudarán a realizar unadecuado seguimiento de los alumnos y a evaluar el buen funcionamiento de los mecanismos deenseñanza-aprendizaje.

5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y calificación

Preferentemente se ofrecerá a los alumnos un sistema de evaluación continua que tenga característicasde evaluación formativa de manera que sirva de realimentación en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del alumno.

5.1. PROCEDIMIENTOS

La evaluación debe estar inspirada en los criterios de evaluación continua (Normativa de Regulación delos Procesos de Enseñanza Aprendizaje, NRPEA, art 3). No obstante, respetando la normativa de laUniversidad de Alcalá se pone a disposición del alumno un proceso alternativo de evaluación final deacuerdo a la Normativa de Evaluación de los Aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 24 demarzo de 2011 y modificada en Consejo de Gobierno de 5 de mayo de 2016) según lo indicado en suArtículo 10, los alumnos tendrán un plazo de quince días desde el inicio del curso para solicitar porescrito al Director de la Escuela Politécnica Superior su intención de acogerse al modelo de evaluaciónno continua aduciendo las razones que estimen convenientes. La evaluación del proceso de aprendizajede todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, pordefecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua. El estudiante dispone de dos convocatorias parasuperar la asignatura, una ordinaria y otra extraordinaria.

5.2. EVALUACIÓN

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

El proceso de evaluación tiene por objetivo la valoración del grado y profundidad de la adquisición por elalumno de las competencias planteadas en la asignatura. En consecuencia, los siguientes criterios deevaluación que se apliquen en las diversas pruebas que forman parte del proceso, garantizarán que elalumno posee el nivel adecuado en los conocimientos y destrezas:

CE1. Conocimiento de las propiedades fundamentales de los sistemas de control, los modelosutilizados y las técnicas de análisis y diseño, así como su correcta aplicación.

CE2. Capacidad para resolver ejercicios de análisis y diseño de controladores a partir de unconjunto dado de especificaciones, de forma justificada.

CE3. Capacidad para manejar herramientas software de simulación, utilizarlas para resolverproblemas planteados y relacionar los resultados con los conceptos estudiados teóricamente.

CE4. Capacidad para diseñar e implementar circuitos electrónicos de control, y medir suscaracterísticas y parámetros fundamentales en laboratorio.

CE5. Capacidad para documentar, adecuada y razonadamente, los trabajos teórico/prácticosrealizados.

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

Esta sección especifica los instrumentos de evaluación que serán aplicados a cada uno de los criteriosde evaluación.

6

Page 7: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

Ejercicios teórico-prácticos (E) propuestos por los profesores a lo largo del desarrollo de laasignatura, a resolver utilizando los conceptos desarrollados en las clases teóricas y prácticas, yutilizando en caso de que sea necesario herramientas software de apoyo como Matlab/Simulink.(20% de la nota final del alumno).

Prácticas de laboratorio (PL), de asistencia obligatoria. Las prácticas cubrirán los conocimientosadquiridos en la parte teórica de la asignatura, aplicándolos específicamente al diseño eimplementación de prototipos electrónicos de control. Cada alumno deberá defender, de formaindividual, las cuestiones asociadas con las prácticas realizadas. (40% de la nota final delalumno).

Prueba de evaluación final (PEF) con varias cuestiones y/o problemas que puedan abarcar elconjunto del temario cubierto por las clases de teoría, y ejercicios. (entre el 40% y el 60% de lanota final del alumno, en función del modelo de evaluación).

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

A continuación se detallan las pruebas y procedimientos de evaluación así como los criterios decalificación correspondientes a las convocatorias ordinaria y extra-ordinaria.

Convocatoria ordinaria. Modelo de evaluación continua:

En la convocatoria ordinaria del modelo de evaluación continua, la relación entre los criterios,instrumentos y sus porcentajes de peso en la calificación final, así como los resultados de aprendizaje ycompetencias objetivo de la asignatura son los siguientes.

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

CSE3, CSE6, TR2,TR3

RA1, RA2CE1, CE2, CE3,CE5

E 20%

RA1, RA2, RA3 CE1, CE2, CE4 PEF 40%

CSE3, CSE6,CSE4, TR8

RA1, RA2, RA3 CE1 a CE5 PL 40%

En consecuencia con los criterios de evaluación de la asignatura (sección 5.1), el alumno superará laEvaluación Continua al demostrar un nivel apropiado en la adquisición de las competencias teórico-prácticas y experimentales. Para ello, el alumno deberá cumplir las siguientes condiciones:

Haber superado satisfactoriamente la evaluación de las competencias relacionadas con lasprácticas de laboratorio (PL), dirigidas al diseño e implementación de prototipos electrónicos decontrol. Se entenderá que un alumno adquiere satisfactoriamente estas competencias, si asiste allaboratorio, completa todas las prácticas y su calificación en el conjunto de las pruebasrelacionadas es igual o superior al 50% de la nota máxima obtenible.Haber superado satisfactoriamente la evaluación de las competencias relacionadas con laspruebas teóricas (E+PEF). Se entenderá que un alumno adquiere satisfactoriamente estascompetencias si su calificación en el conjunto de las pruebas relacionadas es igual o superior al50% de la nota máxima obtenible.Haber obtenido una calificación final ponderada de todas las pruebas de evaluación continua igualo superior a 5 sobre 10.

El alumno dentro del modelo de evaluación continua que no participe en el proceso de evaluación serácalificado como “No Presentado” en la convocatoria ordinaria. Se entenderá que el alumno no haparticipado en el proceso de evaluación continua si no utiliza alguno de los instrumentos de evaluacióndescritos.

7

Page 8: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

Convocatoria ordinaria. Modelo de evaluación final:

En la convocatoria ordinaria del modelo de evaluación final, la relación entre los criterios, instrumentos ysus porcentajes de peso en la calificación final, así como los resultados de aprendizaje y competenciasobjetivo de la asignatura son los siguientes:

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

CSE3, CSE6, TR2,TR3

RA1, RA2, RA3 CE1, CE2, CE4 PEF 60%

CSE3, CSE6,CSE4, TR8

RA1, RA2, RA3 CE1 a CE5 PL 40%

Para superar la asignatura según este modelo se deben superar satisfactoriamente cada una de las dospartes indicadas, obteniendo para ello una calificación mínima del 50% de la máxima en la pruebateórica, y del 50% de la máxima en la prueba de laboratorio.

Se entenderá que el alumno no ha participado en el proceso de evaluación final y por tanto serácalificado como “No Presentado” en su convocatoria ordinaria, si no se presenta a ninguna de laspruebas de evaluación indicadas.

Convocatoria extraordinaria. Modelos de evaluación continua y final:

El tipo de pruebas a realizar en esta convocatoria, los porcentajes de peso de tales pruebas sobre lacalificación final, así como la relación entre los criterios e instrumentos de evaluación y los resultados deaprendizaje objetivo de la asignatura son idénticos a los indicados para la convocatoria ordinaria, segúnel modelo de evaluación final.

Del mismo modo, las condiciones necesarias para superar la asignatura, así como para ser calificadocomo “No Presentado” en la convocatoria extraordinaria de ambos modelos de evaluación (continua yfinal) son los indicados para la convocatoria ordinaria, según el modelo de evaluación final.

Los alumnos que no cumplan las condiciones expuestas para la superación de la asignatura enconvocatoria ordinaria, en ambos modelos de evaluación podrán conservar para la convocatoriaextraordinaria la nota de las siguientes partes, en caso de encontrarse superadas:

a. Evaluación de la parte teórica (E -en caso de modelo de evaluación continua- + PEF), (60% de lanota).

b. Prácticas de laboratorio (PL), (40% de la nota).

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1. Bibliografía básica

Documentación preparada por el profesorado para la asignatura, que será proporcionada a losalumnos de manera directa, o con su publicación en la Web de la asignatura o plataforma deaprendizaje.K. Ogata. “Ingeniería de control moderna”. Prentice Hall. ISBN: 84-205-3678-4G.F. Franklin. “Control realimentado de sistemas dinámicos”. Addison Wesley.Páginas Web sobre la temática de la asignatura que serán previamente seleccionadas por elprofesorado.

8

Page 9: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

6.2. Bibliografía complementaria

J. Dorsey. "Sistemas de control continuos y discretos (modelado, identificación, diseño eimplementación)". McGraw Hill.R.C. Dorf y R.H. Bishop. “Sistemas de control moderno”. Prentice Hall. ISBN: 84-205-4401-9B.C. Kuo. “Sistemas de control automático”. Prentice Hall.K. Ogata. “Sistemas de control en tiempo discreto”. Prentice Hall.F. Espinosa, J.J. García, C. Matáix, F.J. Rodríguez, E. Santiso y E. López. “Análisis, diseño yrealización de sistemas electrónicos de control continuo”. Servicio de publicaciones de laUniversidad de Alcalá.F.J. Rodríguez, F. Espinosa, E. Santiso, J.J. García, E. López, A. Hernández y C. Mataix “Análisis,diseño y realización de sistemas electrónicos de control discreto”. Servicio de publicaciones de laUniversidad de Alcalá.

9

Page 10: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

TEACHING GUIDE

Electronic Control

Degree inElectronic Communications Engineering

Universidad de Alcalá

Academic Year 2019/2020

3rd Year - 2nd Semester

Page 11: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

TEACHING GUIDE

Course Name: Electronic Control

Code: 370002

Degree in: Electronic Communications Engineering

Department and area:Electrónica

Electronic Technology

Type: Compulsory

ECTS Credits: 6

Year and semester: 3rd Year, 2nd Semester

Teachers: Cristina Losada Gutiérrez

Tutoring schedule: Check subject website

Language: Spanish/English friendly

2

Page 12: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

1. COURSE SUMMARY

The aim of this course is to introduce the students in the study of both continuous and discreteElectronic Control Systems.

In order to do that, they are studied the basic properties of the feedback control systems as well as theidentification and modelling of the process to be controlled. Moreover, they are analyzed the concepts ofstability, temporal response of dynamic systems, and the principles of the design of controllers usingtechniques based on the root locus, the frequency response and the state space. It is also addressedthe simulation and implementation of electronic controllers applied to real prototypes.

For better understanding of the course, it will be required to have prior knowledge of the basic behaviorof actual systems and other mathematical resources as the ones acquired in the subjects of Signals andSystems, Calculus I, Basic Electronics, Electronic Circuits and Digital Electronic Systems.

2. SKILLS

Basic, Generic and Cross Curricular Skills.

This course contributes to acquire the following generic skills, which are defined in the Section 3 of theAnnex to the Orden CIN/352/2009:

en_TR2 - Knowledge of basic subjects and technologies that enables to learn new methods andtechnologies, as well as to provide versatility that allows adaptation to new situations.

en_TR3 - Aptitude to solve problems with initiative, decision making, creativity, and tocommunicate and to transmit knowledge, skills and workmanship, comprising the ethical andprofessional responsibility of the activity of the Technical Engineer of Telecommunication.

en_TR8 - Capacity of working in a multidisciplinary and multilingual team and of communicating,both in spoken and written language, knowledge, procedures, results and ideas related totelecommunications and electronics.

Professional Skills

This course contributes to acquire the following professional skills, which are defined in the Section 5 ofthe Annex to the Orden CIN/352/2009:

en_CSE3 - Ability to perform the specification, implementation, documentation and set-up ofequipment and systems, electronic, instrumentation and control, considering both the technicalaspects and the corresponding regulatory regulations.

en_CSE4 - Ability to apply electronics as a support technology in other fields and activities, andnot only in the field of Information Technology and Communications.

en_CSE6 - Ability to understand and use the theory of feedback and electronic control systems.

Learning Outcomes

After succeeding in this subject the students will be able to:

RA1. The student must be able to model and simulate feedback systems in both continuous anddiscrete time, applying that to different electronic communication prototypes.

RA2. The student must have acquired the ability to design and adjust control systems usingtechniques based on the roots locus, the frequency response and the state space.

3

Page 13: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

RA3. The student must be able to implement the control systems studied, applying them to differentreal electronic prototypes.

3. CONTENTS

Contents Blocks Total number of hours(indicative)

Unit 1. Introduction to control systems and modelling of dynamic systems.Open-loop and closed-loop control. Time-domain models. Transfer functions.Sampled systems. Block diagrams and their simplification. State-spacemodels.

7 hours

Unit 2. Temporal and frequency response. Concept of absolute and relativestability. Analysis of the temporal and frequency response: transient-response and steady-state errors.

11 hours

Unit 3. Introduction to control systems design. Basic control actions. PIDcontrol and its variants. Design methods for digital controllers. Controllerprogramming.

4 hours

Unit 4. Root-locus based controller analysis and design. Root-locusconcept. Guidelines for Sketching a root-locus. Design of phase lead andphase lag compensators using root-locus. PID controllers using root-locus.

10 hours

Unit 5. Analysis and design of controllers in the frequency domain. Designof phase lead and phase lag compensators using the Bode plot. PIDcontrollers in the frecuency domain.

4 hours

Laboratory practices. Study, simulation and implementation of feedbackcontrol systems for real prototypes.

20 hours

4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES.FORMATIVE ACTIVITIES.

4.1. Credits Distribution

Number of on-site hours:58 hours (56 hours on-site +2exams hours)

Number of hours of student work: 92

Total hours 150

4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources

In the teaching-learning process the following training activities will be held:

Lectures.Practical classes: problems solving.Practical classes: laboratory.

4

Page 14: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

Tutorships: individual and/our group.Student word, before and after classes. This work will be supported by the information available foreach topic at the course website.

In addition, the following complementary resources, among others, may be used:

Individual or group work: this involves both the completion of the work and the presentation to therest of the group to encourage debate .Attendance at conferences, meetings or scientific discussions related to the subject.

Throughout the course the student will be offered both theoretical and practical activities and tasks.Different practical tasks will be carried out in coordination with the teaching of the theoretical concepts;in this way the student can experiment and consolidate the acquired concepts, applying them to thecontrol of real and/or simulated prototypes, both individually and in groups.

In order to carry out the laboratory practices, the student will have basic instruments (oscilloscope,power supply, signal generator, etc.), as well as a computer with software for the design and simulationof control systems. In this course, it is proposed that the practices be carried out in groups of twostudents.

Throughout the learning process in the course, the student will have to make use of different sourcesand bibliographic or electronic resources, in order to become familiar with the documentationenvironments that will be used professionally in the future.

The teaching staff will provide the necessary materials for the following of the course (theoreticalfundamentals, exercises and problems, practice manuals, audiovisual references, etc.) so that thestudent can achieve the objectives of the course, as well as the expected competences.

Students will be provided throughout the semester with tutorship in group (if requested by the studentsthemselves) or individual. Whether individually or in small groups, this tutorship will resolve doubts andconsolidate the acquired knowledge. Also, it will help to make appropriate monitoring and assess theproper functioning of the mechanisms of teaching and learning.

5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria

Preferably, students will be offered a continuous assessment model that has characteristics of formativeassessment in a way that serves as feedback in the teaching-learning process.

5.1. PROCEDURES

The evaluation must be inspired by the criteria of continuous evaluation (Regulations for the Regulationof Teaching Learning Processes, NRPEA, art 3). However, in compliance with the regulations of theUniversity of Alcalá, an alternative process of final evaluation is made available to the student inaccordance with the Regulations for the Evaluation of Apprenticeships (approved by the GoverningCouncil on March 24, 2011 and modified in the Board of Directors). Government of May 5, 2016) asindicated in Article 10, students will have a period of fifteen days from the start of the course to requestin writing to the Director of the Polytechnic School their intention to take the non-continuous evaluationmodel adducing the reasons that they deem convenient. The evaluation of the learning process of allstudents who do not apply for it or are denied it will be done, by default, according to the continuousassessment model. The student has two calls to pass the subject, one ordinary and one extraordinary.

5

Page 15: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

5.2. EVALUATION

EVALUATION CRITERIA

The evaluation process aims to assess the student acquisition degree and depth of the competencesproposed in the subject. Consequently, the following evaluation criteria part of the process, will ensurethat the student has the appropriate level of knowledge and skills:

CE1: Knowledge of the fundamental properties of the control systems, the models and techniquesof analysis and design used, as well as their correct application.CE2: Ability to solve control analysis and design exercises from a given set of specifications, in ajustified manner.CE3: Ability to use simulation software tools, and to use them to solve problems and relate theobtained results to the theoretical concepts.CE4: Ability to design and implement electronic control circuits, and to measure theircharacteristics and fundamental parameters in the laboratory.CE5: Ability to document, adequately and reasonably, the theoretical / practical work carried out.

ASSESSMENT PROCEDURES (TOOLS)

This section specifies the assessment instruments that will be applied to each of the evaluation criteria.

Theoretical-practical exercises (E) proposed throughout the course, to be solved using theconcepts developed in the theoretical and practical classes, and using, if necessary, softwaresupport tools such as Matlab/Simulink. (20% of the final mark).Laboratory practices (PL), of compulsory attendance. The practices will cover the knowledgeacquired in the theoretical part of the subject, applying them to the design and implementation ofspecific electronic control prototypes. Each student will defend, individually, the issues related withthe practices carried out. (40% of the final mark).Final evaluation test (PEF) with several questions and/or problems that may cover the wholecourse syllabus. (between 40% and 60% of the final mark, depending on the evaluation model).

ASSESSMENT PROCEDURES (MARKING CRITERIA)

Ordinary Call. Continuous Assessment Model:

In the ordinary call of the continuous assessment model, the relationship between the assessmentcriteria, tools and their weight in the final mark, as well as the learning outcomes and objectivecompetences of the subject, are the following.

SkillLearningOutcomes

Evaluation criteriaGradingTool

Contribution to the finalmark

CSE3, CSE6, TR2,TR3

RA1, RA2CE1, CE2, CE3,CE5

E 20%

CSE3, CSE6, TR2,TR3

RA1, RA2, RA3 CE1, CE2, CE4 PEF 40%

CSE3, CSE6, CSE4,TR8

RA1, RA2, RA3 CE1 to CE5 PL 40%

Consequently with the assessment criteria (section 5.1), the student will pass the continuousassessment in the ordinary call by demonstrating an appropriate level in the acquisition of theoretical-practical and experimental skills. In order to accomplish this, the student must meet the followingconditions:

6

Page 16: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

Have satisfactorily passed the assessment of competencies related to laboratory practices (PL),aimed at the design and implementation of electronic control prototypes. It will be understood thata student acquires these competences satisfactorily, if he attends the laboratory, he completes allthe practices and his mark in the set of the related tests is equal or greater than 50% of themaximum.Have satisfactorily passed the assessment of the competences related to the theoretical tests (E +PEF). It will be understood that a student acquires these competences satisfactorily if his mark inthe set of related tests is equal or greater than 50% of the maximum.Have obtained a weighted final mark of all continuous assessment equal to or greater than 5 out of10.

The student within the continuous assessment model who does not participate in the process will bequalified as "Not Presented" in the ordinary call. It will be understood that the student has notparticipated in the continuous assessment procedure if he does not any of the tools described in section5.2.

Ordinary Call. Final Assessment Model:

In the ordinary call of the final assessment model, the relationship between the assessment criteria,tools and their weight in the final mark, as well as the learning outcomes and objective competences ofthe subject, are the following.

SkillLearningOutcomes

Evaluation criteriaGradingTool

Contribution to the finalmark

CSE3, CSE6, TR2,TR3

RA1, RA2, RA3 CE1, CE2, CE4 PEF 60%

CSE3, CSE6, CSE4,TR8

RA1, RA2, RA3 CE1, CE2, CE3, CE4,CE5

PL 40%

In order to pass the subject according to this model, the student has to demonstrate an appropriate levelin the acquisition of theoretical-practical and experimental skills, obtaining for it a minimum of 50% of themaximum mark both in the theoretical (PEF) and in the laboratory (PL) tests.

The student within the continuous assessment model who does not participate in the process will bequalified as "Not Presented" in the ordinary call. It will be understood that the student has notparticipated in the continuous assessment procedure if he does not any of the tools described in section5.2.

Extraodinary Call.

In the extraordinary call, the relationship between the assessment criteria, tools and their weight in thefinal mark, as well as the learning outcomes and objective competences of the subject, are are identicalto those indicated for the ordinary call, in its final evaluation model.

In the same way, the necessary conditions to pass the subject, as well as to be qualified as "NoPresented" are those indicated for the ordinary call, in its final evaluation model.

Students who do not pass the subject in ordinary call, in both evaluation models, may anyway keep forthe extraordinary call the mark of the following parts, if they demonstrate an appropriate level in theacquisition of theoretical-practical and experimental skills, respectively:

a. Evaluation of the theoretical part (E -in case of continuous evaluation model- + PEF), (60% of themark).

b. Laboratory practices (PL), (40% of the mark).

7

Page 17: GUÍA DOCENTE · Concepto de lugar de las raíces. Reglas de trazado. Diseño de redes en adelanto y en atraso de fase. Controladores PID en el lugar de las raíces. Diseño de controladores

6. BIBLIOGRAPHY

6.1. Basic Bibliography

Documentation generated by teachers for the course, which will be provided to students directly, orposted on the course Web site.Textbook: K. Ogata. “Modern Control Engineering”. Ed. Prentice Hall. ISBN-13: 978-0136156734Textbook: G.F. Franklin. “Feedback Control of Dynamic Systems”. Ed. Addison-Wesley. ISBN-13:978-0201527476Selected web sites related to the content of the module.

6.2. Additional Bibliography

Other reference textbooks

J. Dorsey. "Continous and Discrete Control Systems)". Edits. McGraw Hill. ISBN-13: 978-0072505009R.C. Dorf y R.H. Bishop. “Modern Control Systems”. Edits. Prentice Hall. ISBN-13: 978-0134407623F. Golnaraghi, B.C. Kuo. “Automatic Control Systems. 10th Edition”. Edits. Prentice Hall. ISBN-13:978-1259643835K. Ogata. “Discrete-Time Control Systems”. Edits. Prentice Hall. ISBN-13: 978-9332549661.

In Spanish:

F. Espinosa, J.J. García, C. Matáix, F.J. Rodríguez, E. Santiso y E. López. “Análisis, diseño yrealización de sistemas electrónicos de control continuo”. Servicio de publicaciones de laUniversidad de Alcalá.F.J. Rodríguez, F. Espinosa, E. Santiso, J.J. García, E. López, A. Hernández y C. Mataix “Análisis,diseño y realización de sistemas electrónicos de control discreto”. Servicio de publicaciones de laUniversidad de Alcalá.

8