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Universidad Pública de Navarra
| Código: 73293 | Asignatura: Diseño de sistemas electrónicos y de control avanzado | ||||
| Créditos: 3 | Tipo: Obligatoria | Curso: 1 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: Automática y Computación | |||||
| Profesorado: | |||||
| PEREZ-ILZARBE SERRANO, MARIA JOSE (Resp) [Tutorías ] | |||||
Descripción/Contenidos
La asignatura amplía los conocimientos de control, electrónica e instrumentación en los siguientes aspectos:
Se supera el bucle básico de control para profundizar en esquemas más potentes que pueden incluir, además del controlador en la cadena directa, controladores en la realimentación, prealimentación, prefiltro y doble bucle de control.
Se profundizará en el tema de linealización de modelos, aspecto que se ha tocado brevemente en el grado, de manera que cuando el estudiante se enfrente con un sistema cuyo modelo sea no lineal (como son, en general, casi todos los sistema físicos) sea capaz de obtener con facilidad, a partir del mismo, un modelo lineal con el que poder realizar un diseño de controladores. Se aprenderá a simular sistemas no lineales mediante Matlab y Simulink, ampliando así lo aprendido en el grado, en el que se ha aprendido a simular sistemas lineales.
La asignatura tiene un carácter marcadamente práctico. Las estructuras de control estudiadas se aplicarán al control de maquetas de sistemas disponibles en el laboratorio de automática. Se implementarán controladores mediante circuitos electrónicos, en distintas estructuras de control. Así, el estudiante adquirirá experiencia en la utilización de la instrumentación apropiada, así como en la resolución de los problemas que surgen en la implementación de sistemas reales de control. En particular, se podrá estudiar el efecto de lo que se puede denominar en general como perturbaciones, incluyendo zonas muertas, rozamientos, limitaciones en las acciones de control que se pueden ejercer sobre el sistema, saturaciones en los amplificadores de los circuitos electrónicos de los controladores, ruidos en los sensores etc.. . La necesidad de los esquemas avanzados se verá justificada como vía para optimizar el control de las maquetas, minimizando el efecto de las perturbaciones mencionadas.
Esta asignatura tiene su continuación natural en las asignaturas de la especialidad de Electrónica Industrial.
Descriptores
Control Avanzado
Implementación de sistemas de control mediante circuitos electrónicos.
Competencias genéricas
CG1 - Capacidad para aplicar los aspectos científicos y tecnológicos de métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.
CG2 - Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.
CG8 - Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Competencias específicas
CMT7 - Capacidad para diseñar sistemas electrónicos y de instrumentación industrial.
CMT8 - Capacidad para diseñar y proyectar sistemas de producción automatizados y control avanzado de procesos.
Resultados aprendizaje
R1. Saber representar matemáticamente sistemas continuos, discretos e híbridos.
R2. Saber analizar y diseñar sistemas de control digital.
R3. Conocer el controlador PID clásico y métodos de ajuste de sus parámetros.
R4. Ser capaz de diseñar e implementar un controlador PID clásico en un sistema de control en tiempo real.
R5. Diseñar una etapa de conversión analógica-digital y digital-analógica
R6. Diseñar circuitos electrónicos analógicos de acondicionamiento de señal.
R7. Caracterizar adecuadamente los diferentes sensores utilizados en sistemas de instrumentación.
Metodología
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Metodología - Actividad
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Horas Presenciales
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Horas no presenciales
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A-1 Clases expositivas/participativas
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14
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A-2 Prácticas
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16
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A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
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A-4 Elaboración de trabajo
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10 |
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A-5 Lecturas de material
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7
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A-6 Estudio individual
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20
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A-7 Exámenes, pruebas de evaluación
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5
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A-8 Tutorías individuales
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3
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Total
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38
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37
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Evaluación
| Resultado de aprendizaje | Sistema de evaluación | Peso (%) |
| R1 a R5 | Examen Teórico-Práctico | 60% |
| Todos | Entregas e informes de trabajo en el laboratorio | 40% |
Para aprobar la asignatura será necesario obtener una calificación media igual o superior a 5, y una calificación mínima de 4 en el examen teórico-práctico. En caso de que el promedio del examen y las entregas e informes sea igual o superior a 5, pero no se alcance la nota mínima en el examen, la calificación final será de 4,9.
Temario
Tema 1. Simulación de sistemas lineales y no lineales mediante Matlab y Simulink. Linealización analítica y mediante Matlab.
Tema 2. Implementación del controlador PID analógico mediante circuitos electrónicos. Aplicación al control de velocidad y de posición de las maquetas de motores del laboratorio de automática. Problemas debidos ruido y a no linealidades como saturaciones y zonas muertas: Necesidad de esquemas avanzados de control.
Tema3. Esquemas avanzados de control. PID modificado. Controlador en la realimentación. Control realimentado con prefiltro. Control realimentado con prealimentación. Control con doble bucle. Esquema general de control. Realización digital y digital-analógica de los sistemas de control. Aplicación al control de las maquetas de motores y de la maqueta del sistema Bola y Barra del laboratorio de Automática. Necesidad del control no lineal.
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
Bibliografía básica
- Apuntes
- Manuales de las maquetas(disponibles en el Laboratorio de Automática)
- Manuales de Matlab (on line). Toolboxes de Control Systems, Systems Identification, Fuzzy Logic
- B.C. Kuo, "Sistemas de Control Automático", 7ª edición, Prentice Hall Hispanoamericana, 1996.
- K. Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice-Hall
- R. C. Dorf and R. H. Bishop, Sistemas Modernos de Control, Prentice-Hall
Bibliografía complementaria
K. J. Åström y T. Hägglund, Control PID Avanzado, Pearson
B.C. Kuo, "Digital Control Systems", Oxford University Press, 1992.
J.S.R. Jang, C.T. Sun, E. Mizutani, "Neuro-fuzzy and soft computing", Prentice Hall 1997.
Lugar de impartición
Aulario y Laboratorio de Automática (Edificio de los Pinos, segunda planta)