Teoría de Control Digital

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL SECRETARA ACADMICA

DIRECCIN DE EDUCACION SUPERIOR

PROGRAMA SINTTICO

CARRERA: Ingeniera en Computacin ASIGNATUR: Teora de Control Digital SEMESTRE: Sptimo

OBJETIVO GENERAL:

El alumno disear sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrnicos y software computacional. CONTENIDO SINTTICO:

I. Sistemas de Control Digital II. Manejo de Datos

III. Funciones de Transferencia IV. Transformada Z V. Controladores Digitales VI. Mtodo del Lugar Geomtrico de las Races METODOLOGA: Exposicin oral por parte del profesor y de los alumnos con ayuda de acetatos y diapositivas. Realizacin de ejercicios y aplicaciones por parte de los alumnos. Realizacin de prcticas de laboratorio con ayuda de software especfico. EVALUACIN Y ACREDITACIN: Tres exmenes departamentales, cada uno con un valor del 60%, realizacin de prcticas en el laboratorio con un valor del 30%, tareas y participaciones en clase 10% de la calificacin. BIBLIOGRAFA: 1.- Katsuhiko, Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto 2.Edicin, Prentice Hall, Mx. 1996, 743 pp. 2.- Benjamn, C.Kuo. Sistemas de control digital, CECSA, Mx. 2000, 751 pp. 3.- M.J., Roberts. Seales y sistemas, Mc. Graw Hill, Mxico 2004, 873 pp. 4.- Eronini-umez-Eronini, Dinmica de sistemas y control, 1 edicin, Thomson Editores SA de CV Mx. DF 2001, 993 pp.



ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniera en Computacin OPCIN: Curricular COORDINACIN: Academia de Comunicaciones y Electrnica DEPARTAMENTO: Ingeniera en Computacin

ASIGNATURA: Teora de Control Digital SEMESTRE: Sptimo CLAVE: CLA038 CRDITOS: 10.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Terica-Practica MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Comunicaciones y Electrnica de ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdireccin Acadmica de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Tcnico Consultivo Escolar de ESIME Culhuacan. Ing. Ernesto Mercado Escutia

AUTORIZADO POR: Comisin de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 2 DE 10

FUNDAMENTACIN DE LA ASIGNATURA

La teora del control ha ido evolucionando desde los primeros controladores de vapor hasta los controladores clsicos (por el lugar geomtrico de las races o por ubicacin de polos). Por lo mismo el control digital moderno se maneja con diferentes entradas y diferentes salidas, con lo cual se pueden controlar diferentes procesos al mismo tiempo empleando los mismos recursos alcanzando el desempeo ptimo. Recientemente el uso de la computadora ha hecho posible el movimiento inteligente en robots industriales as como otros sistemas. Esta tendencia se debe principalmente al bajo costo y a la ventaja de trabajar con seales digitales. Para mantenerse en la vanguardia de la tecnologa actual, el Ingeniero en Computacin debe conocer, analizar e implementar los procesos de sistemas de control digital en su mbito laboral. Esta asignatura tiene como antecedente la asignatura de Teora de Control Analgica y Anlisis de Seales Analgicas de sexto y quinto semestre respectivamente y es antecedente de la asignatura de Inteligencia Artificial de octavo semestre.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno disear sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrnicos y software computacional.



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 3 DE 10 No. UNIDAD I NOMBRE: Sistemas de Control Digital

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno explicar los fundamentos de los sistemas de control digital, empleando equipos y componentes modernos para el aprendizaje prctico.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

Introduccin Sistema de control digital Lazos de control Ejemplos y aplicaciones prcticos Programacin bsica Muestreo Retencin Lectura y escritura de datos por el puerto paralelo de una PC. Simulaciones de sistemas de control a travs de un software especializado.

Subtotal

1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

1.5

13.5

3.0 1.5

4.5

2.0

2.0

1B, 2B,3C,4C

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda de informacin por parte de los alumnos. Lectura y comparacin de informacin por parte de alumnos. Elaboracin de resmenes o mapas conceptuales en clase con la gua del profesor. Aplicacin de casos prcticos. Resolucin de ejemplos grficos por parte del profesor. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las prcticas con un 30 % , participaciones y tareas 10 %



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 4 DE 10 No. UNIDAD II NOMBRE: Manejo de Datos


El alumno emplear los conceptos de manejo de datos para controlar un sistema por medio de una PC en funcin de las ecuaciones de estado digital.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Introduccin Discretizacin exacta de un sistema digital Elementos de entrada de seales Elementos de procesamiento y conversin de seales CAD. Elementos de procesamiento y conversin de seales CDA

Subtotal

1.5

3.0

3.0

3.0

3.0

13.5

1.5

3.0

4.5

2.0

2.0

1B, 2B, 3C,4C

ESTRATEGIA DIDCTICA Revisin bibliogrfica por parte de los alumnos. Exposicin en clase por parte del profesor. Anlisis y resolucin de ejercicios en clase. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las practicas con un 30 % , tareas y participaciones 10 %



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 5 DE 10 No. UNIDAD III NOMBRE: Funciones de Transferencia


El alumno formular las funciones de transferencias de los sistemas de control digital, y las representar por medio de sus diagramas a bloques.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 3.1 3.2 3.3 3.4

Introduccin

Ecuaciones de estado en tiempo discreto Funciones de transferencia de sistemas digitales Diagrama a bloques de los sistemas digitales

Subtotal

1.5

4.5

4.5

3.0

13.5

1.5

3.0

4.5

2.0

1B, 2B, 3C, 4B

ESTRATEGIA DIDCTICA Explicacin terica por parte del profesor. Anlisis de casos tipo con la ayuda de acetatos por parte del profesor. Resolucin de ejercicios con la gua del profesor. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las practicas con un 30 % , tareas y participaciones 10 %



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 6 DE 10 No. UNIDAD IV NOMBRE: Transformada Z


El alumno realizar la transformacin de un sistema analgico en el dominio de la frecuencia por medio de la transformada z para su aplicacin en su forma digital.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Introduccin

Fracciones parciales

Transformada z Transformada z inversa Tablas de las transformadas Funciones de transferencia

Subtotal

1.5

3.0

3.0

1.5

1.5

3.0

13.5

3.0

1.5

4.5

2.0

2.0

2.0

1B, 2B, 3C

ESTRATEGIA DIDCTICA Explicacin terica por parte del profesor. Anlisis de algoritmos y mtodos para la resolucin de problemas. Resolucin de ejercicios en clase por parte del profesor y alumnos. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las practicas con un 30 % , tareas y participaciones 10 %



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 7 DE 10 No. UNIDAD V NOMBRE: Controladores Digitales


El alumno diferenciar los tipos de controladores digitales, e implementar sus diagramas a bloques y funciones de transferencia.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

Introduccin Configuracin de sistemas de control en tiempo discreto Funcin de transferencia de un controlador PI Funcin de transferencia de un controlador PD Funcin de transferencia de un controlador PID Funcin de transferencia de un sistema de control digital completo

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5 3.0 4.5 13.5

1.5

3.0

4.5

1.5

1.5

1.5

1B, 2B, 3C, 4C

ESTRATEGIA DIDCTICA Exposicin en clase por parte del profesor. Anlisis de casos prcticos con la gua del profesor. Resolucin de ejercicios por parte de los alumnos y por parte del profesor. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las practicas con un 30 % , tareas y participaciones 10 %



ASIGNATURA: Teora de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 8 DE 10 No. UNIDAD VI NOMBRE: Mtodo del Lugar Geomtrico de las Races


El alumno analizar y evaluar el lugar geomtrico de las races para la determinacin de la estabilidad de los sistemas de control digital.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE

BIBLIOGRFICA 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Introduccin

Estabilidad de Liapunow Diagrama del lugar geomtrico de las races Mtodo del lugar geomtrico de las races Funcin de transferencia

Diagrama a bloques

Subtotal

1.5

3.0

3.0

3.0

1.5

1.5

13.5

1.5

1.5

1.5

4.5

2.0

2.0

1B, 2B, 3C, 4C

ESTRATEGIA DIDCTICA Exposicin en clase por parte del profesor y de los alumnos. Resolucin de ejercicios por parte de los alumnos con la gua del profesor. Anlisis de casos prcticos con la gua del profesor. Realizacin de prcticas de laboratorio con la gua del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN Se evaluara teora con un 60% de la calificacin total, las practicas con un 30 % , tareas y participaciones el 10 %




RELACIN DE PRCTICAS

PRACT.

No.

NOMBRE DE LA PRCTICA

UNIDAD

DURACIN

LUGAR DE

REALIZACIN

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

Circuito de muestreo y retencin. Lectura y escritura a travs del puerto paralelo de una PC con Matlab. Conversin de seales CAD Conversin de seales CDA Representacin de un diagrama a bloques de un Sistema Digital con la ayuda de Simulink de Matlab Calculo de funciones de transferencia Trasformada Z Transformada Z inversa Sistemas de control en tiempo discreto Diagrama a Bloques de un sistema de control digital completo. Realizacin de un programa que calcule el lugar geomtrico de las races Realizacin de un programa que determine la funcin de transferencia de un sistema de control

Representacin del diagrama a bloques de la estabilidad de un sistema de control

Total

I I II II

III

III

IV

IV

V

V

VI

VI

VI

3.0

1.5

1.5

3.0

3.0

1.5

3.0

1.5

1.5

3.0

1.5

1.5

1.5

27.0

Todas las prcticas se

realizaran en el Laboratorio de

Microprocesadores




PERODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN

1

2

3

I y II

III y IV

V y VI

Se evaluara la teora con un 60% de la calificacin total, las prcticas con un 30 % , tareas y participaciones 10 % Se evaluara la teora con un 60% de la calificacin total, las prcticas con un 30 % , tareas y participaciones 10 % Se evaluara la teora con un 60% de la calificacin total, las prcticas con un 30 % , tareas y participaciones 10 %

CLAVE B C BIBLIOGRAFA

1

2

3

4

X

X

X

X

Katsuhiko, Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto 2.Edicin, Prentice Hall, Mx. 1996, 743 pp. Benjamn, C.Kuo. Sistemas de control digital, CECSA, Mx. 2000, 751 pp. M.J., Roberts. Seales y sistemas, Mc. Graw Hill, Mxico 2004, 873 pp. Eronini-umez-Eronini, Dinmica de sistemas y control, 1 edicin, Thomson Editores SA de CV Mx. DF 2001, 993 pp.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniera Mecnica Elctrica CARRERA: Ingeniera en Computacin SEMESTRE : Sptimo

REA: BSICAS C. INGENIERA D. INGENIERA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Comunicaciones y Electrnica ASIGNATURA: Teora de Control Digital

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniera o Ciencias Fsico

Matemticas

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno disear sistemas de control digital con la ayuda de circuitos electrnicos y software computacional.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Circuitos Elctricos Circuitos Electrnicos Circuitos Digitales Seales Analgicas Programacin Control Analgico

Diseo de Ctos. Elctricos Electrnicos Digitales Controladores Analgicos Digitales Programacin Lgica Matlab

Desarrollar Sistemas Fsicos Representarlos en Dispositivos Electrnicos y de Control

Responsable tica Autodidacta Constancia

ELABOR REVIS AUTORIZ

M. en C. Clara Cruz Ramos Presidente de la Academia de Comunicaciones y Electrnica

Ing. Rubn Jurez Barrientos Subdirector Acadmico

Ing. Ernesto Mercado Escutia

Director

FECHA: 2006

Teoría de Control Digital

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