Automática (2013)

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• General

  Automática (2013)

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  Automática (2013)

  Automática (2013)       Profesores José Ramón Llata García Esther González Sarabia Dámaso Fernández Pérez Carlos Torre Ferrero María Sandra Robla Gómez Ángel Rodríguez Pozueta    Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática

   
  

  Este curso se dedica preferentemente al análisis de los sistemas continuos de control. En la actualidad, los sistemas de control se diseñan para aplicaciones muy diversas, encontrándose ampliamente en procesos industriales, sistemas informáticos, telecomunicaciones, medicina, medios de transporte y navegación, etc.

  Las técnicas desarrolladas para el análisis de este tipo de sistemas, proporcionan un mecanismo para el estudio de un enorme abanico de sistemas dinámicos (industriales, económicos, químicos, naturales, etc.).

   
  

  Palabras Clave de la Asignatura Dynamical Modelling, Stability, Controladores Industriales, Respuesta Transitoria, Modelado Dinámico, Diagramas de Bloques, Root Locus, Flowcharts, Transitory Response, PID, Bloks Diagrams, Frequency Response, Industrial Controllers, Estabilidad, Lugar de las Raíces, Steady State Errors, Errores en Estado Estacionario, Flujogramas, Respuesta en Frecuencia.
• Programa

  

   

   

  Datos identificativos de la Asignatura Asignatura: Automática Código: G699 Departamento / Área: Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática Título: Grado en Tecnologías Industriales Centro: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación Créditos ECTS: 6 Idioma de impartición: Español Profesor responsable: José Ramón Llata García Otros profesores: Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez, Carlos Torre Ferrero y Jesús Antonio Arce Hernando

   

   
  

   

      Programa de la asignatura    

   

  1. Modelado de sistemas de control

  • 1.1. Introducción.

  • 1.2. Clasificación de los sistemas dinámicos de control.

  • 1.3. Analogías:

  • • 1.3.1. Analogía fuerza-tensión.

  • • 1.3.2. Analogía fuerza-corriente.

  • 1.4. Función de transferencia:

  • • 1.4.1. Linealización de ecuaciones.

     
  

  2. Diagramas de bloques y flujogramas

  • 2.1. Introducción.

  • 2.2. Diagramas de bloques:

  • • 2.2.1. Equivalencias de bloques.

  • • 2.2.2. Transformaciones.

  • 2.3. Flujogramas.

     
  

  3. Errores en estado estacionario

  • 3.1. Introducción.

  • 3.2. Errores estacionarios:

  • • 3.2.1. Error de posición (entrada escalón).

  • • 3.2.2. Error de velocidad (entrada rampa).

  • • 3.2.3. Error de aceleración (entrada parabólica).

  • • 3.2.4. Tipo de un sistema.

     
  

  4. Respuesta de régimen transitorio

  • 4.1. Introducción.

  • 4.2. Sistemas de primer orden:

  • • 4.2.1. Respuesta al impulso.

  • • 4.2.2. Respuesta al escalón unitario.

  • • 4.2.3. Respuesta a la rampa.

  • 4.3. Sistemas de segundo orden:

  • • 4.3.1. Sistema no amortiguado.

  • • 4.3.2. Sistema subamortiguado.

  • • 4.3.3. Sistema con amortiguamiento crítico.

  • • 4.3.4. Sistema sobreamortiguado.

  • • 4.3.5. Especificaciones de la respuesta transitoria.

     
  

  5. Estabilidad

  • 5.1. Introducción.

  • 5.2. Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz.

     
  

  6. Lugar de las raíces

  • 6.1. Introducción.

  • 6.2. Condiciones módulo-argumento.

  • 6.3. Procedimiento de construcción.

  • 6.4. Cancelación de los polos de G(S) con los ceros de H(S).

  • 6.5. Contorno de las raíces.

  • 6.6. Reglas para la construccion del lugar de las raíces.

     
  

  7. Análisis frecuencial

  • 7.1. Introducción.

  • 7.2. Diagrama de Bode.

  • 7.3. Método de obtención de las aportaciones de cada término de la función de transferencia al Diagrama de Bode:

  • • 7.3.1. Ganancia.

  • • 7.3.2. Polos y ceros en origen.

  • • 7.3.3. Polos y ceros en eje real.

  • • 7.3.4. Polos y ceros complejos conjugados.

  • • 7.3.5. Cálculo de los coeficientes de error a partir de los diagramas de Bode.

  • 7.4. Diagramas polares:

  • • 7.4.1. Ceros y polos en el origen.

  • • 7.4.2. Ceros y polos en el eje real.

  • • 7.4.3. Ceros y polos complejos conjugados.

  • • 7.4.4. Formas generales de los diagramas polares.

  • • 7.4.5. Pasos para el trazado de un diagrama polar.

  • 7.5. Estabilidad en el dominio de la frecuencia (Nyquist).

  • 7.6. Estabilidad relativa con Nyquist.

  • 7.7. Estabilidad relativa en los diagramas de Bode.

  • 7.8. Diagrama de Nichols.

  • 7.9. Respuesta en frecuencia en lazo cerrado:

  • • 7.9.1. Lugares de módulo constante (Círculos M).

  • • 7.9.2. Lugares de fase constante (Círculos N).

     
  

  Apéndice. Transformada de Laplace

  • A.1. Introducción.

  • A.2. Definición.

  • A.3. Propiedades.

  • A.4. Transformada inversa:

  • • A.4.1. Definición.

  • • A.4.2. Polos reales simples.

  • • A.4.3. Polos reales múltiples.

  • • A.4.4.Tabla de transformadas de Laplace.

• Bibliografía

  

    

   
  

      Básica    

   

  • Ogata, Katsuhiko (2003): «Ingeniería de Control Moderna». 4ª Edición.

  • Gene H. Hostetter, Clement J. Savant & Raymond T. (1990): «Sistemas de Control».

  • Gene F. Franklin, J. David Powel & Abbas Emani-Naeini (1994): «Feedback Control of Dynamic Systems».

  • José A. Barbado Santana, J. Martin Sierra & J. Aparicio Bravo (2011): «Automatismos Industriales». Creaciones Copyright.

   

   

   

      Complementaria    

   

  • J.R. Llata García, E. González Sarabia, D. Fernández Pérez (2001): «Problemas de Ingeniería de Sistemas: Sistemas Contínuos: Reguladores y no Lineales».

  • Juan M. Pérez Oria (1997): «Sistemas Contínuos de Control».

  • J.R. Llata García, E. González Sarabia, D. Fernández Pérez, J.A. Arce Hernando & J.Mª Pérez Oria: «Problemas de Ingeniería de Sistemas: Sistemas Discretos».

  • «Getting Started with Matlab» (2006). Mathworks.

  • «Matlab Function Reference» (2006). Mathworks.

  • «Using Simulink and Simulink Reference» (2006). Mathworks.

  • «Control System Toolbox User´s Guide» (2006). Mathworks.

• Materiales de Clase

  

    

   
  

      Prólogo de la asignatura    

   
  

  El presente texto se dedica, preferentemente, al análisis de los Sistemas Contínuos de Control. Este tipo de sistemas se vienen empleando a lo largo de toda la evolución de la humanidad, no pudiéndose precisar cuándo fue el momento en el que se utilizó el primer sistema con realimentación. Sí que se puede indicar que las primeras herramientas matemáticas desarrolladas con objeto de analizar este tipo de sistemas, aparecen entorno a 1760, fecha en la que James Watt introduce el regulador de bolas para el control de velocidad de una máquina de vapor. A partir de este momento, aparecen numerosas técnicas y herramientas para el análisis y diseño, las cuales permiten definir con mayor precisión las características del sistema analizado, así como seleccionar controladores que modifican el comportamiento del proceso de acuerdo con las necesidades del usuario.

  En la actualidad, los sistemas de control se diseñan para aplicaciones muy diversas, encontrándose ampliamente en procesos industriales, sistemas informáticos, telecomunicaciones, medicina, medios de transporte y navegación, etc. Las técnicas desarrolladas para el análisis de este tipo de sistemas, proporcionan un mecanismo para el estudio de un enorme abanico de sistemas dinámicos (industriales, económicos, químicos, naturales, etc.).

  Es importante, por lo tanto, que el ingeniero de control conozca las técnicas de análisis aplicables a los sistemas continuos de regulación. En este sentido, existe una amplia e interesante bibliografía y se recomienda al lector revisar la relación presentada en las referencias. Sin embargo, para el alumno/a, puede ser de interés disponer también de un conjunto de problemas resueltos, de aplicación práctica, que permitan observar la secuencia de pasos a realizar, así como el conjunto de aspectos a tener en cuenta en un proyecto de automatización clásico. Así, en esta web se presenta una selección de ejercicios prácticos resueltos, y en cada tema desarrollado se incorpora una breve pero concisa descripción de la teoría correspondiente al capítulo, con el fin de permitir un mejor entendimiento de la materia expuesta.

   

   

   

      Materiales    

   
  

  • MC-F-001. Capítulo 1. Modelado de Sistemas De Control. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).

  • MC-F-002. Capítulo 2. Diagramas de Bloques y Flujogramas. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-003. Capítulo 3. Errores en Estado Estacionario. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-004. Capítulo 4. Respuesta de Régimen Transitorio. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-005. Capítulo 5. Estabilidad. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-006. Capítulo 6. Lugar de las Raíces. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-007. Capítulo 7.1. Análisis Frecuencial (Parte 1). (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-008. Capítulo 7.2. Análisis Frecuencial (Parte 2). (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
  • MC-F-009. Apéndice. Transformada de Laplace. (José Ramón Llata García, Esther González Sarabia, Dámaso Fernández Pérez & Carlos Torre Ferrero).
• Ejercicios

  

   

   

  • EP-F-001. Ejercicios Capítulo 1. Modelado de sistemas de control.
  • EP-F-002. Ejercicios Capítulo 2. Diagramas de bloques y flujogramas.
  • EP-F-003. Ejercicios Capítulo 3. Errores en estado estacionario.
  • EP-F-004. Ejercicios Capítulo 4. Respuesta de régimen transitorio.
  • EP-F-005. Ejercicios Capítulo 5. Estabilidad.
  • EP-F-006. Ejercicios Capítulo 6. Lugar de las raíces.
  • EP-F-007. Ejercicios Capítulo 7.1. Análisis frecuencial (Parte 1).
  • EP-F-008. Ejercicios Capítulo 7.2. Análisis frecuencial (Parte 2).
• Pruebas de Evaluación

  

    

   

      Criterios de evaluación    

   
  

  MÉTODOS DE EVALUACIÓN "AUTOMÁTICA"
  Descripción	Tipología	Evaluación final	Recuperación	%
  Examen escrito	Examen escrito	Sí	Sí	60%
  Calificación mínima: 5,00. Duración: Fecha realización: Período extraordinario de exámenes. Condiciones recuperación: Para recuperar el examen escrito deberán haberse realizado y aprobado las actividades de evaluación presenciales. Observaciones:
  Evaluación contínua	Otros	Sí	Sí	40%
  Calificación mínima: 4,00. Duración: Todo el cuatrimestre. Fecha realización: Fechas exámenes. Condiciones recuperación: La recuperación solo es posible mediante un Examen de Laboratorio. Observaciones: La Evaluación Contínua está basada en las siguientes actividades que se irán realizando durante el curso: Pequeños exámenes de matérias específicas. Prácticas en Laboratorio. Trabajos en grupo.
  TOTAL				100%
  OBSERVACIONES: En la Convocatoria Ordinaria (junio): Para aprobar es necesario alcanzar la calificación mínima exigida en la Evaluación Contínua y en el Examen Escrito. En la Convocatoria Extraordinaria: Habrá un Examen Escrito (60%) y un Examen de Prácticas (40%) en Laboratorio y será necesario sacar una nota mínima de 5 sobre 10 en ambos.
  OBSERVACIONES para alumnos/as a tiempo parcial: Habrá un Examen Escrito (60%) y un Examen de Prácticas (40%) en Laboratorio y será necesario sacar una nota mínima de 5 sobre 10 en ambos.

• Guía de Aprendizaje

  

   

   
  

  •   Aquí puede descargarse la Guía de Aprendizaje en formato PDF.
• Sobre el Profesor

  

   
  

   

  José Ramón Llata García Profesor Titular    Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática UNIVERSIDAD DE CANTABRIA   Más información

   

  Esther González Sarabia Profesora Titular Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática UNIVERSIDAD DE CANTABRIA   Más información

   

  Dámaso Fernández Pérez Profesor Asociado Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática UNIVERSIDAD DE CANTABRIA   Más información

   

  Carlos Torre Ferrero Profesor Ayudante Doctor Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática UNIVERSIDAD DE CANTABRIA   Más información

   

  María Sandra Robla Gómez Profesora Ayudante Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática UNIVERSIDAD DE CANTABRIA   Más información

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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