UNIVERSIDAD DE AQUINO – BOLIVIAFACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

UNIDAD ACADÉMICASEDE LA PAZ

SYLLABUS

INGENIERIA DE CONTROL

La Paz – BoliviaGestión I/05

‘ ¿Por qué esta magní fica tecnologí a cientí fica, que ahorratrabajo y nos hace la vida más fácil, nos aporta tan pocafelicidad? La repuesta es está, simplemente: porque aún nohemos aprendido a usarla con tino’ .

Albert Einstein

Estimados (as) estudiantes:

En este documento se te presenta el Syllabus de la Asignatura. Elmismo tiene grandes valores para que puedas desarrollar un mejoraprendizaje desde diferentes puntos de vista. Entre otros, se pudieranseñalar los siguientes:

• Correspondencia del Syllabus con la Filosofía, Visión y Misi ón de laUDABOL.

• Correspondencia con al Sistema Innovador de la Calidad de laEducación y la Formación del Profesional.

• Posibilidad de realizar diagnósticos planificados en función dedeterminar el nivel de entrada del estudiante.

• Orientación hacia la concepción neotomista, humanista y tendenciahacia el aprendizaje constructivista, expresado en las competencias ycontenido científico desarrollado a trav és de estrategias metodológicasy de organización del proceso en el contexto del perfil del profesional yobjetivos de la carrera.

• Planificación didáctica por el docente con el consecuente usoracional del tiempo de que dispone la asignatura en el plan deestudio y clara conciencia de su contribución a la formación delestudiante.

• Flexibilidad de la planificación didáctica del proceso deaprendizaje a partir de necesidades individuales y grupales y delpropio proceso de desarrollo de la asignatura.

• Integración de las actividades de extensión universitaria y aplicaciónde métodos de investigación científica como parte integral de ladocencia de alto nivel de calidad.

• Estabilidad y necesaria renovación a partir de las experiencias decada gesti ón académica.

La elaboración del presente Syllabus responde a un proceso demaduración de la planificación de la asignatura al mismo tiempo que esobjeto de una sistem ática revisi ón, actualización y mejoramiento.

La aplicación consecuente de sus componentes y orientaciones,constituye un punto de partida para la efectividad a que aspira enUDABOL.

Docente Jefe de CarreraIng. Víctor A. Laredo A. Lic. Neysa Santalla

UNIVERSIDAD DE AQUINO - BOLIVIAUNIDAD ACADÉMICALA PAZ

FILOSOFÍ A:

La UDABOL aplica la Filosofí a Tomista que traduce en valores yprincipios del pluralismo, la democracia, la solidaridad, laausteridad, el bien común, la justicia y la libertad.

VISIÓN DE LA UNIVERSIDAD:

Ser la Universidad lí der en calidad educativa.

MISIÓN DE LA UNIVERSIDAD:

Formar profesionales competitivos en un contexto de exigencia ycalidad, en un ambiente de respeto, centrado en las necesidadesy capacidades de cada persona, integrado al conocimiento, laformación cultural, el desarrollo fí sico, intelectual, espiritual yemocional, los avances de la ciencia y tecnologí a y las virtudeshumanas, contribuyendo así a formar personas proactivas,í ntegras y creativas que sepan trabajar en equipo, irradien suespí ritu positivo, alegrí a de vivir y que insertas en la sociedad,contribuyan al desarrollo y logro de objetivos trascendentes.

- 1 -NOTA PRELIMINAR

La asignatura Ingenierí a de Control, tiene como propósito efectuarun estudio integral del análisis y diseño de los Sistemas de Controlen Tiempo Continuo y Discreto; asimismo, contribuir a unaformación en educación cuyos estándares sean de excelencia ycalidad.Por lo que se transmitirá todos los conocimientos para alcanzar elpropósito planteado, e incentivar al estudiante a desarrollariniciativas propias de investigación en el sorprendente mundo de laIngenierí a de Control Moderna.

Proceso que se llevará a cabo de manera permanente yretroalimentada en los ambientes de estudio, a partir de realizar undiagnóstico, análisis y diseño de los sistemas de control, basadosen la utilización eficiente de métodos, técnicas, herramientas yrecursos tecnológicos actuales, para plantear soluciones quecumplan propósitos de investigación y utilidad práctica aplicadas aun entorno de demanda de requerimientos reales.

PERFIL PROFESIONAL DEL INGENIERO DE SISTEMASEl profesional en Ingenierí a de Sistemas deberá tener la capacidadde efectuar labores de estudio, evaluación, diseño, implementación,y puesta en marcha de sistemas de información manuales, semiautomáticos, automáticos, incluyendo la optimización de recursoscomputacionales y herramientas teóricas. Podrá asumirresponsabilidad operativa como directiva.El Ingeniero será preparado para plantear soluciones técnicamentefactibles, económicamente justificables, socialmente deseables yecológicas compatibles, a problemas de optimización yaprovechamiento de recursos de información. Aplicando eincorporando a sus soluciones la tecnologí a apropiada, observandoel medio donde actúe holí sticamente haciendo que los recursosexistentes, ya sean humanos, económicos o fí sicos seanadecuadamente aprovechados, maximizando los beneficios.

- 2 -Rol Como Investigador Cientí ficoEl Ingeniero en Sistemas, en el área de Investigación y desarrollo, serácapaz de generar respuestas creativas y prácticas para los problemasnacionales, deberá ser capaz de construir sus propias herramientas deprogramación, utilizando la tecnologí a de punta y las herramientasmodernas, crear sus estrategias de aplicación en el área deinteligencia artificial, modelaje y simulación, comunicación sistemasvisuales y seguridad en información.Deberá ser capaz de auto formarse, empleando los conceptos que nocambian con la tecnologí a y así servirse de los adelantos con los quese vaya enfrentando durante el ejercicio de su profesión. Estarácapacitado para interactuar con distintos tipos de profesionales, a fin derealizar labores interdisciplinarias.

Rol Como AdministradorPodrá desempeñarse como lí der en alta dirección en Sistemas oAsesorí a de Gerencia en el ámbito de la información, la Computación ylos Sistemas en general, podrá encarar Proyectos de Sistemasindependientes, desarrollando servicios y asesorí a en el campo de latecnologí a de la información y los Sistemas.

Rol Como CatedráticoPodrá desarrollar vocación de administrador del aula y proporcionarsus conocimientos de una manera sistemática, aplicando lasherramientas pedagógicas utilizadas en la Universidad.A su vez, el Técnico Superior en Análisis de Sistemas, estácapacitado para trabajar en los mismos ámbitos que el licenciado, sinembargo en los seis semestres de su formación tan sólo habráalcanzado un adecuado nivel operativo. Para optar al Técnico Superiordeberá vencer la materia Taller de Sistemas (Sexto semestre)realizando una tesina.

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1. IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA

• Universidad: UDABOL• Facultad: Ciencia y Tecnologí a• Carrera: Ingenierí a de Sistemas• Código: CMP 427• Asignatura: Ingenierí a de Control• Prerrequisito: MAT 403A• Carga horaria semestral: 80 horas• Cantidad de semanas: 16• Carga horaria semanal: 5 horas• Horas teóricas: 3 horas• Horas prácticas: 2 horas• Créditos: 8

2. INFORMACIÓN DEL DOCENTE.

Nombre: Ví ctor Antonio Laredo AntezanaProfesión: Ingeniero ElectrónicoNacionalidad: BolivianaE-mail v_laredo01@yahoo.esPágina Web: www.vlaredo.galeon.comEstudios: • Diplomado en Preparación y Evaluación de

Proyectos.• Diplomado de Especialidad en Internet e

Intranet.• Maestrí a en Administración y Dirección de

Empresas (En fase de culminación de Tesis).Lo que valora: La responsabilidad, la perseverancia e igualdad

de derechos basados en pilares y principios derespecto, honestidad, confianza ycorresponsabilidad.

- 4 -3. COMPETENCIAS DE LA CARRERA

4. MISION DE LA CARRERA

Nuestra misión, educar y formar profesionales con visión empresarialen el área de Sistemas, competitivos en un contexto de exigencia ycalidad asumiendo responsabilidad ejecutiva, operativa y directiva, enun ambiente de respeto. Formar ingenieros en sistemas capaces deintegrar el conocimiento tecnológico y cientí fico al planteamiento desoluciones técnica y económicamente factibles. Contribuyendo así , aformar profesionales í ntegros y creativos con capacidad de asumir losretos tecnológicos e interactuar con distintos tipos de profesionales a finde realizar labores interdisciplinarias y trabajar acertadamente enequipo.

5. COMPETENCIAS DEL PERFIL DEL PROFESIONAL CON QUESE RELACIONA LA ASIGNATURA.

La contribución de la asignatura Ingenierí a de Control hacia el logro delas competencias del perfil del profesional de la Carrera Ingenierí a deSistemas, tiene como aporte fundamental contribuir al conocimientosólido del estudiante en el modelado y simulación de los Sistemas deControl, suficientes para una experimentación y desarrollo deestrategias de control adecuadas a requerimientos industriales.

La Ingenierí a de Control está relacionada con el avance vertiginoso dela ciencia y la ingenierí a, y con ello los dispositivos fí sicos que permitenefectuar una automatización de cualquier proceso industrial,considerando aplicaciones en el área de la automatización paracontrolar, manipular y dirigir diversos procesos que son operacionesfundamentales de los sistemas de control involucrados.

Por cuanto el ingeniero de sistemas, posee la capacidad de plantearalternativas de solución referidas a la optimización de los procesosindustriales, basados en el control de parámetros (ej, temperatura,presión, humedad, etc.) y ser los sistemas de control automático unmedio para lograr un adecuado funcionamiento de los mismos.

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6. COMPETENCIAS GENERALES DE LA ASIGNATURA.

Al finalizar el curso el estudiante:• Tiene una comprensión integral de los conocimientos

adquiridos para su aplicación a un entorno real; asimismo,tiene la capacidad de efectuar un diagnóstico, análisis,diseño e implementación y modelar los Sistemas de Controlen tiempo Continuo.

• Competencias generales educativas:

o Explica las ventajas y la aplicabilidad de los Sistemas deControl en tiempo continuo en un entorno industrial.

o Describe los elementos que intervienen en los procesosde Sistemas de Control Automático de lazo abierto yrealimentado.

• Competencias generales instructivas:

o Efectúa un diagnóstico de requerimientos de losparámetros de automatización y optimización de losprocesos industriales.

o Capacidad de obtener el modelo matemático desistemas fí sicos en un dominio temporal y frecuencial,para determinar la respuesta del sistema.

o Efectúa un análisis de respuesta temporal de unsistema.

o Diseña y desarrolla los componentes para un controlautomático, efectuando las consideraciones de tiemporeal y técnicas de compensación.

o Utiliza herramientas de simulación para el estudio yanálisis de los Sistemas de Control: MATLAB ySIMULINK.

o Plantea las soluciones óptimas basadas en herramientasy técnicas de modelado y simulación de sistemas decontrol.

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7. CARACTERIZACIÓN DE LA ASIGNATURA.

La esencia de la ingenierí a de los Sistemas de Control es un esfuerzoinvestigador para avanzar de forma continua en nuestra comprensiónde las metodologí as que proporcionan la capacidad de controlarsistemas en tiempo continuo y tiempo discreto.

Es una rama de la ciencia y de la ingenierí a que se puede caracterizarutilizando también ciertos términos generales, tales comoautomatización, automática o control automático.

En la asignatura de Ingenierí a de Control son dos aspectos relevantesque son considerados: el análisis de los Sistemas de Control y, elDiseño de los mismos, tomando en cuenta los siguientes puntos almomento de emplear el método cientí fico:

o Teorí ao Simulacióno Experimentación

Sustentado en fundamentos sólidos de los conocimientos adquiridos y,consolidar a través de una transmisión de conocimientos mediantepresentaciones, exposiciones y emisión de resultados producto de lainvestigación y las aplicaciones cientí ficas y tecnológicas de lossistemas de control.

8. DESCRIPCIÓN DEL CURSO.

El nivel de vida al cual nos hemos acostumbrado con el avancevertiginoso de la ciencia y tecnologí a, hace que estemos a lavanguardia en la investigación y preparados para enfrentar dichoscambios. Por cuanto la asignatura realiza un aporte muy significativo a:

• Incentivar a los estudiantes en la investigación de nuevastecnologí as como la aplicación de la Ingenierí a de Control a laoptimización de procesos productivos y automatización de lasoperaciones productivas manuales.

- 7 -9. PROGRAMA ANALÍ TICO DE LA ASIGNATURA.

MÓDULO I. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE CONTROL

Horas Teóricas: 18Horas Prácticas: 12Horas Totales: 30

Competencias del Modulo:

Se plantea la extrema importancia del papel fundamental que juegael Control Automático, describiendo los métodos para laidentificación y obtención de modelos matemáticos de los sistemasdinámicos a controlar para su funcionamiento óptimo.

Asimismo, se utilizan métodos de transformación matemática paraun análisis diferente al dominio del tiempo y predecir elfuncionamiento de los sistemas sin la necesidad de resolverecuaciones diferenciales complejas.

TEMA 1. INGENIERÍ A DE SISTEMAS DE CONTROL

Contenido de Aprendizaje:

1.1. Introducción1.2. Historia Breve del Control Automático1.3. Sistemas y Modelos1.4. Clasificación de Sistemas de control1.5. Sistemas de Control Retroalimentado1.6. Sistemas de Control de Lazo Cerrado y Lazo Abierto

TEMA 2: MODELOS MATEMÁTICOS DE SISTEMAS DINÁMICOS

Contenido de Aprendizaje:

2.1. Variables y Funciones Complejas2.2. La Transformada de Laplace2.3. Propiedades de la Transformada de Laplace

- 8 -2.4. Ecuaciones Diferenciales Lineales Invariantes en el Tiempo2.5. Sistemas Eléctricos2.6. Sistemas Mecánicos2.7. Sistemas Electromecánicos2.8. Sistemas Análogos2.9. Función de Transferencia2.10. Diagrama de Bloques2.11. Polos y Ceros de un Sistema2.12. Grafos de Flujo de Señal

TEMA 3. MODELO DE ECUACION DE ESTADO

Contenido de Aprendizaje:

3.1. Introducción3.2. Estado3.3. Variables de estado, Vector de Estado3.4. Ecuaciones de Espacio de Estado3.5. Diagramas de Estado3.6. Representación de Sistemas Dinámicos en el Espacio de

Estado3.7. Relación entre Funciones de Transferencia y Ecuaciones de

Estado

MÓDULO II. ANALISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROLCONTINUOS

Horas Teóricas: 20Horas Prácticas: 14Horas Totales: 34

Competencias del Modulo:

Se aplica técnicas de análisis y diseño de sistemas de control a partirde los modelos matemáticos de los sistemas dinámicos obtenidos enun dominio temporal, para analizar el comportamiento de diversossistemas de control.

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Se plantea un análisis en un dominio diferente al del tiempo, elplano complejo s, utilizando herramientas computacionales desimulación como Matriz Laboratory y Simulink, a partir defundamentos y criterios que permitirán determinar la estabilidad delos sistemas de control y el diseño de los mismos.

TEMA 4: ANÁLISIS DE RESPUESTA TRANSITORIA Y ANÁLISISDE ERROR EN ESTADO ESTACIONARIO

Contenido de Aprendizaje:

4.1. Señales de Pruebas Tí picas4.2. Sistemas de Primer Orden4.3. Sistemas de Segundo Orden4.4. Sistemas de Orden Superior4.5. Respuesta Transitoria4.6. Respuesta Estacionaria4.7. Análisis de Error en Estado Estacionario

TEMA 5: ESTABILIDAD

Contenido de Aprendizaje:

5.1. Concepto de Estabilidad5.2. Criterio de Estabilidad Routh-Hurwitz5.3. Estabilidad Absoluta5.4. Estabilidad Relativa

TEMA 6: ACCIONES BÁSICAS DE CONTROL

Contenido de Aprendizaje:

6.1. Introducción6.2. Control Proporcional6.3. Control Integral6.4. Control Derivativo6.5. Control Proporcional, Integral y Derivativo

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6.6. Técnicas de Diseño de Compensación en Adelanto6.7. Técnicas de Diseño de Compensación en Atraso

TEMA 7: ANÁLISIS DEL LUGAR DE LAS RAICES

Contenido de Aprendizaje:

7.1 Introducción7.2 Diagramas del Lugar de las Raí ces7.3 Reglas Básicas de Construcción7.4 Análisis del Lugar de las Raí ces de Sistemas de Control7.5 Simulación de Sistemas

TEMA 8: ANÁLISIS DE RESPUESTA EN FRECUENCIA

Contenido de Aprendizaje:

8.1. Introducción8.2. Diagramas de Bode y Criterios de Estabilidad Relativa8.3. Diagrama Polares8.4. Criterio de Estabilidad de Nyquist

MÓDULO III. SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL

Horas Teóricas: 6Horas Prácticas: 10Horas Totales: 16

Competencias del Modulo:

Se realiza una introducción a tópicos avanzados en Sistemas deControl Digital, con el propósito de diseñar y aplicar métodos de controlcon muestreo convencional y no convencional, técnicas detransformación matemáticas como herramientas para el análisis ydiseño de sistemas de control bajo las consideraciones de tiempo realen los procesos de automatización.

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Se aplica algoritmos y técnicas para el tratamiento digital de lasseñales y el procesamiento de las mismas, empleandoherramientas computacionales; asimismo, se efectúa unaintroducción en la parte experimental al conocimiento dedispositivos lógicos programables y microcontroladores con elpropósito de plantear alternativas más eficientes de solución en elcampo de la automatización industrial.

TEMA 9: SISTEMAS DISCRETOS

Contenido de Aprendizaje:

9.1. Introducción9.2. Muestreo de Señales en Tiempo Continuo9.3. Señales y Sistemas en Tiempo Discreto9.4. Controladores Digitales9.5. Transformada Z9.6. Estructura de Sistemas en Tiempo Discreto

TEMA 10: CONTROL DIGITAL REALIMENTADO

Contenido de Aprendizaje:

10.1. Caracterí sticas10.2. Parámetros en Tiempo Discreto10.3. Análisis de un Sistema Discreto10.4. Estabilidad10.5. Diseño de Sistemas de Control Digital10.6. Controladotes Digitales10.7. Controladores Lógicos Programables

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RESUMEN DEL TIEMPO DE CADA MÓDULOMÓDULO HORAS

TEÓRICASHORAS

LAB. TOTALI. Fundamentos de Sistemas de

Control.18 12 30

II. Análisis y Diseño de Sistemas deControl.

20 14 34

III. Sistemas de Control Digital 6 10 16TOTAL 80

10. PLANIFICACIÓN MODULAR DEL APRENDIZAJE.

La planificación del proceso de aprendizaje facilita por una parte ellogro de las competencias generales educativas e instructivas, las quese concretan en las competencias a nivel de clase. Por otra parte,contribuye a la dosificación del contenido y al mismo tiempo, a laplanificación del estudio individual y grupal por los estudiantes (VerAnexo 1).

10.1 Estrategias Metodológicas y Organizativas

El primer contacto de los estudiantes con la asignatura estádedicado a la presentación del Syllabus en su calidad dedocumento rector de la planificación del aprendizaje, así como larealización del diagnóstico individual y grupal sobre el nivel deentrada.

El desarrollo de los módulos se caracteriza por el empleo dediferentes alternativas de combinación de conferenciasintroductorias, de carácter problemático, sesiones de clasesprácticas para la elaboración o análisis de ejemplos concretos yseminarios de discusión de trabajos presentados por losestudiantes.

El trabajo independiente fuera del aula a través del estudiode los materiales de estudio, Work Paper s en los que seorientan los trabajos prácticos así como el estudio de DIF’ s

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constituyen un complemento importante en el desarrollo dela asignatura.

Estos últimos, (Work Paper s y DIF s) serán entregados a losestudiantes en el momento pertinente, de acuerdo al avancede la asignatura.

Se prevé durante las clases la utilización de formas deactivación del aprendizaje a través de las técnicasparticipativas, trabajo grupal y sesiones de discusión.

10.2 Sistemas de Evaluación

El sistema de evaluación hace hincapié en la evaluaciónprocesual (dividida en tres jerarquí as), tendientes aldesarrollo de las competencias previstas en el programa.

En cada uno de los perí odos parciales se prevén diferentesformas de evaluación procesual. Ellas son:

• Participación oral en las sesiones de trabajo yseminarios según indicadores: adecuación a la tarea,profundidad del contenido, concreción deejemplificación, evidencia del estudio de la literaturaorientada y fluidez en la exposición, entre otros.

• Presentación de informes escritos y tareas extra-clases de forma individual o por equiposcorrespondientes a la realización de informes deinvestigación, Work pape rs, e informes escritosresultado de los DIF s orientados. En ellas setomarán en cuenta en calidad de indicadores lossiguientes: adecuación a la tarea, profundidad delcontenido, concreción de ejemplificación, evidenciadel estudio de la literatura orientada, redacción,ortografí a.

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La evaluación procesual parcial estará dada por la presentaciónde las versiones parciales de la elaboración del perfil deinvestigación. En tanto formas escritas, adoptan los indicadoresantes mencionados para su evaluación.

La realización de las evaluaciones de resultado parcialesaparece contemplada dentro de la carga horaria en tanto seconsideran parte integral del proceso de aprendizaje. Laevaluación final está dada por la presentación y defensa de unproyecto final de aplicación práctica.

Dado su carácter experimental es factor prioritario lafundamentación cientí fica, la ingenierí a y la validación deresultados.

TIPO DESCRIPTOR PORCENTAJEEvaluación Procesual:

(actividades realizadasdurante el proceso deenseñanza –aprendizaje en el aula yextractase)

Primera Jerarquía (1J):Prácticas de SimulaciónPrácticas de Laboratorio

Segunda Jerarquía (2J):Ejercicios en ClaseExposicionesParticipación en Clase

Tercera Jerarquía (3J):Prácticas Te óricas oTrabajos de Investigación

25%

15%

10%

Evaluación deResultados:

Evaluación 1er ParcialEvaluación 2do ParcialDefensa Proyecto Final

50%50%50%

Total Primer Parcial (1P) 100%Total Segundo Parcial (2P) 100%Total Tercer Parcial (3P) 100%Asistencia Hoja de control de asistencia

(80% habilita a ex ámenes)TOTAL (1P+2P+3P)/3

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11. FUENTES DOCUMENTALES Y MATERIALES REQUERIDOS

A continuación se expone una bibliografí a de relativa accesibilidaden el mercado. En ella el estudiante podrá profundizar el contenidode la asignatura.

1. OGATA Katsuhiko, Ingenierí a de Control Moderna .Editorial Prentice-Hall, México, 2000.

2. DORF Richard, Sistemas Modernos de Control’ .Editorial Addisson Wesley, 1995.

3. KUO Benjamí n Sistemas Automáticos de Control . Editorial Prentice-Hall, México 1996.

4. LEWIS- CHANG YANG Sistemas de Control en Ingenierí a . Editorial Prentice-Hall, 1999.

5. OGATA Katsuhiko, ‘ Sistemas de Control en Tiempo Discreto .Editorial Prentice-Hall, México, Año 1996.

Adicionalmente el estudiante dispondrá de los Work Paper s yDIF s, los que forman parte del texto de la asignatura.

ANEXOS