Créditos ECTS Créditos ECTS: 6
Horas ECTS Criterios/Memorias Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 24 Clase Interactiva: 24 Total: 51
Lenguas de uso Castellano, Gallego
Tipo: Materia Ordinaria Grado RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Electrónica y Computación
Áreas: Electrónica
Centro Escuela Politécnica Superior de Ingeniería
Convocatoria: Primer semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable
El diseño de sistemas de control de robots y/o procesos industriales es imprescindible para el funcionamiento autónomo de este tipo de sistemas. Esta materia se enfoca en el estudio de los fundamentos de los sistemas de control, tanto de sistemas discretos como continuos, en su análisis y diseño. El objetivo de los sistemas de control es proporcionar flexibilidad y autonomía, para permitir que los sistemas robóticos y/o procesos industriales puedan adaptarse a situaciones cambiantes en el entorno, reduciendo así la intervención humana. El diseño e implementación de un sistema de control involucra diversas disciplinas tales como matemáticas, física, mecánica, electrónica e informática. En esta asignatura se van a introducir los fundamentos y principios básicos para identificar y analizar sistemas físicos para poder diseñar o analizar un sistema de control básico que acoplado al primero permita controlarlo para modificar su comportamiento de acuerdo con unas especificaciones deseadas.
Estos contenidos se desarrollan de acuerdo con la siguiente estructura:
• Introducción a los sistemas de control.
• Identificación de sistemas y función de transferencia.
• Modelado de sistemas dinámicos.
• Estabilidad.
• Análisis e identificación de la respuesta temporal.
• Análisis de la respuesta transitoria.
• Estudio de lugar de las raíces.
Estos contenidos se organizan en dos bloques con la siguiente distribución temática y distribución temporal en horas presenciales (HP) y horas no presenciales de dedicación por cuenta del alumno (HNP). La distribución temporal muestra tanto las horas dedicadas a clases expositivas (primer número), como las dedicadas a seminarios de problemas (segundo número).
• BLOQUE I. SISTEMAS CONTINUOS
o Tema 1. Modelo matemático de sistemas dinámicos (6 HP + 10 HNP)
• 1.1 Introdución.
• 1.2 Técnicas de control.
• 1.3 Deseño de sistemas de control.
• 1.4 Modelado matemático: Sistemas lineales y no lineales. Linealización.
• 1.5 Función de transferencia, diagrama de bloques y grafos o flujos de señales.
• 1.6 El concepto de realimentación: Lazo cerrado frente a lazo abierto.
• 1.7 Modelado de sistemas eléctricos y mecánicos.
o Tema 2. Análisis del comportamiento. Respuesta transitoria y estacionaria (6 HP + 10 HNP)
• 2.1 Función de transferencia. Polos y ceros. Descomposición en fracciones simples.
• 2.2 Señales elementales en tiempo continuo.
• 2.3 Sistemas de primer y segundo orden. Sistemas de orden superior: Sistema reducido equivalente.
• 2.4 Respuesta transitoria ante señales de referencia en continuo.
• 2.5 Errores en estado estacionario de sistemas con realimentación.
• 2.6 Identificación de sistemas conociendo su respuesta.
• 2.7 Sensibilidad de los sistemas de control a la variación de parámetros.
o Tema 3. Estabilidad y análisis de sistemas de control en el plano s (4 HP + 7 HNP)
• 3.1 Concepto de estabilidad en sistemas continuos.
• 3.2 Criterio de estabilidade absoluta de Routh-Hurwitz para sistemas continuos.
• 3.3 Método del Lugar de las raíces y reglas generales para su construcción.
• 3.4 Consideraciones de diseño de parámetros para el lugar de las raíces.
o Tema 4. Análisis en el dominio de la frecuencia de un sistema continuo (4 HP + 7 HNP)
• 4.1 El concepto de respuesta en frecuencia.
• 4.2 Diagrama de Bode.
• 4.3 Respuesta en frecuencia: Comportamiento temporal especificado en el dominio de la frecuencia.
• BLOQUE II. SISTEMAS DISCRETOS
o Tema 5. Modelo y estabilidad en sistemas discretos (2 HP + 3 HNP)
• 5.1 Diferencias entre sistemas de tiempo continuo y discreto.
• 5.2 Función de transferencia de sistemas lineales discretos.
• 5.3 Diagrama de bloques y grafos o flujos de señales.
• 5.4 Estabilidad en sistemas discretos (plano z). Criterio de estabilidad de Jury para sistemas discretos.
• 5.5 Estabilidad relativa de un sistema muestreado.
o Tema 6. Análisis en el dominio del tiempo y la frecuencia (2 HP + 3 HNP)
• 6.1 Señales elementales en tiempo discreto y respuesta transitoria de sistemas discretos.
• 6.2. Errores en estado estacionario de sistemas discretos.
• 6.3. Lugar das raíces en el plano z.
• 6.4. Respuesta en frecuencia.
Sesiones interactivas:
Los contenidos teóricos se complementan con sesiones interactivas en la que se ilustrarán los conceptos de la materia y permitirán que el alumnado desarrolle competencias transversales de la titulación. Las sesiones interactivas se realizarán en sesiones de 2 horas, con un total de 12 sesiones.
Se propone la realización de una serie de prácticas a desarrollar en las sesiones interactivas:
• PRÁCTICA 0. Fundamentos de Matlab para el estudio y análisis de sistemas de control (2 HP + 3 HNP)
• PRÁCTICA 1. Función de transferencia, diagrama de bloques y modelado de sistemas (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 2. Sistemas de primero y segundo orden (8 HP + 12 NHP)
• PRÁCTICA 3: Errores y estabilidad de sistemas de control (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 4. Diagramas de Bode: comportamento en frecuencias (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 5. Modelado y análise de sistemas discretos (2 HP + 3 HNP)
Bibliografía básica:
• Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 5ª edición, Prentice Hall: Madrid, 2010.
• Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H., Sistemas de control moderno, Pearson Prentice-Hall: Madrid, 2005.
• Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H., Modern Control Systems, Pearson Prentice-Hall: Madrid, 2022.
• Ogata, Katsuhito, Problemas de ingeniería de control utilizando Matlab, Prentice Hall: Madrid, 1999.
• Nise, Norman, Control Systems Engineering, Wiley, 2019.
Bibliografía complementaria:
• Ogata, Katsuhiko, Sistemas de control en tiempo discreto, Prentice Hall: México, 1996.
• Soliman, Samir S.; Srinath, Mandyam D., Continuous and discrete signals and systems, Prentice Hall, 1998.
• Salgado, Mario E.; YUZ, Juan I.; ROJAS, Ricardo A., Análisis de sistemas lineales, Prentice-Hall, CEA: Madrid, 2005.
• Interactive Live Script Control Tutorials for MATLAB and Simulink. https://es.mathworks.com/campaigns/products/control-tutorials.html.
• Control tutorials for Matlab and Simulink. Carnegie Mellow University. http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?aux=Home
Al finalizar con éxito esta materia, los estudiantes serán capaces de:
Coñecementos:
Con22. Conocer las principales herramientas matemáticas empleadas para el modelado de sistemas.
Con23. Conocer el concepto y aplicación del control automático y técnicas de control.
Con24. Conocer la diferencia entre los distintos sistemas de control (lazo abierto, lazo cerrado, continuos y discretos) y las técnicas de análisis de estabilidad.
Destreza:
H/D25. Analizar la estabilidad de sistemas en el plano s y en el dominio de la frecuencia.
H/D26. Analizar la respuesta temporal de un sistema.
Competencia:
Comp07. Analizar y entender la configuración de un sistema de control automático para proceder a su modificación o actualización mediante las técnicas que permitan diseñar, configurar y ajustar controladores.
La asignatura consta tanto de contenidos teóricos como prácticos. En las sesiones expositivas se expondrán los contenidos teóricos de la materia apoyándose en materiales multimedia que se completarán con la realización de problemas. Se fomentará la participación del alumnado en las sesiones expositivas.
Las sesiones interactivas consistirán en el uso de un software de simulación de sistemas de control para analizar y estudiar los distintos conceptos introducidos en las sesiones expositivas y la realización de montajes experimentales de sistemas eléctricos para analizar su modelado y respuesta. Para la realización de las prácticas el alumnado dispondrá de guiones que reflejarán sus objetivos, material y métodos.
La asistencia tanto a las sesiones expositivas como a las interactivas es obligatoria.
Para el estudio de la asignatura el alumnado dispondrá de la bibliografía básica de la asignatura, así como del material de apoyo que use el profesor, al que se podrá acceder también desde el Campus Virtual de la USC.
La evaluación de la materia se hará mediante las siguientes actividades:
• Examen final de la materia, 50% de la nota total: esta prueba constará de una parte teórica y una parte práctica de resolución de problemas. Para poder superar el examen será necesario obtener una cualificación de 5 sobre 10 en la parte teórica. Una puntuación global en el examen de 4 sobre 10 puntos permitirá hacer media con el resto de las actividades de la materia.
• Evaluación de las prácticas: la evaluación del trabajo práctico realizado por el alumnado en las sesiones interactivas supondrá un 30% de la cualificación final. La asistencia a las sesiones interactivas es obligatoria. Para poder superar la materia será requisito imprescindible tener superadas las prácticas con una cualificación de al menos el 50% de su valor total.
• Actividades de evaluación continua: un 20% de la nota total vendrá dado por las actividades de evaluación continua propuestas por el profesor durante el semestre.
Es obligatoria la realización de todas las prácticas de laboratorio propuestas para poder aprobar la materia. Las calificaciones parciales de las diferentes prácticas no sumarán al total de la nota de prácticas hasta que se completen todas las prácticas.
Todo el alumnado tiene derecho a asistir al examen de la segunda oportunidad. Se mantiene las calificaciones, y también su peso en la nota final, obtenida en cada una de las partes: trabajo práctico, actividades de evaluación continua y participación activa del alumnado.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la “Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de cualificaciones”, que en su artículo 16 indica:
La realización fraudulenta de algún ejercicio o prueba exigida en la evaluación de una asignatura implicará la calificación de suspenso en la convocatoria correspondiente, con independencia del proceso disciplinario que se pueda seguir contra el alumno infractor. Se considerará fraudulenta, entre otras, la realización de trabajos plagiados u obtenidos de fuentes accesibles al público, sin reelaboración o reinterpretación y sin citas a los autores y de las fuentes.
Relación entre sistemas de evaluación y competencias evaluadas.
Actividades de evaluación continua y examen final: CON22, CON23, CON24, H/D25, H/D26
Realización de prácticas: H/D25, H/D26, COMP7
EVALUACIÓN DEL ALUMNADO DE SEGUNDA MATRÍCULA
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El alumnado de segunda matrícula que haya superado las prácticas en convocatorias anteriores estará exento de su realización. En cuanto al examen final y el proceso de evaluación continua seguirán el mismo proceso que el alumnado de primera matrícula. La calificación de la parte práctica se conservará si ha sido superada (calificación del al menos el 50% del valor total de las prácticas) durante tres cursos académicos, transcurrido este período, será necesario repetir las prácticas.
EVALUACIÓN DEL ALUMNADO CON DISPENSA
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Los estudiantes que tengan concedida la dispensa de asistencia por la Comisión de Título según lo dispuesto en el Reglamento de asistencia a clase deben tener en cuenta que, para aprobar la asignatura, el proceso de evaluación será el mismo, y deberán realizar las prácticas de laboratorio y las actividades propuestas en los seminarios. Se recomienda que los alumnos con dispensa se pongan en contacto con el profesor de la asignatura para fijar fechas adecuadas para la realización de las actividades y prácticas.
La dedicación a actividades presenciales se organiza en:
• 24 horas de sesiones expositivas (asistencia obligatoria).
• 24 horas de sesiones interactivas (asistencia obligatoria).
• 4 horas de tutorías individuales (asistencia recomendable).
• 3 horas de tutorías en grupos pequeños (asistencia recomendable).
• 5 horas de actividades de evaluación (asistencia obligatoria).
En cuanto a la dedicación no presencial:
• 36 horas de revisión de teoría y problemas (trabajo individual).
• 36 horas de preparación de sesiones interactivas (trabajo individual o en pequeños grupos).
• 8 horas de tutorías (trabajo individual o en pequeños grupos).
• 10 horas de preparación y revisión de examen final (trabajo individual).
En total, la materia require una dedicación de 150 horas entre presenciales y no presenciales. Esta distribución temporal sería suficiente para que un alumno medio optase a la máxima nota posible.
Debido a la alta correlación existente entre los conceptos desarrollados en las sesiones expositivas e interactivas, se recomienda al alumnado constancia en el estudio de la materia, acudiendo a las sesiones interactivas con conceptos ya revisados y trabajados. La realización de las prácticas supone un apoyo importante para que los conceptos teóricos queden asentados y facilite la comprensión de la materia. Es recomendable que el alumnado haya superado las materias de Física I, Física II, Fundamentos de Programación, Matemáticas I y Matemáticas II.
Daniel Nagy
Coordinador/a- Departamento
- Electrónica y Computación
- Área
- Electrónica
- Correo electrónico
- daniel.nagy [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Ayudante Doutor LOSU
| Lunes | |||
|---|---|---|---|
| 17:00-19:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 (Aulario 2) |
| Martes | |||
| 17:00-19:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 7 (Aulario 2) |