Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

M61: Aplicaciones de Electrónica Industrial

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Descripción/Contenidos

Breve descripción de los contenidos

• Fundamentos de la Automatización Industrial.
• Modelado y análisis de sistemas realimentados.
• Controlador PID: funcionamiento y sintonización.

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Competencias genéricas

• CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
• CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
• CG3 - Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones
• CG4 - Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial

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Competencias específicas

• CE6-A: Conocimiento de los principios de la regulación automática y su aplicación a la automatización industrial

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Resultados aprendizaje

• Comprende el funcionamiento de un sistema basado en microcontrolador/microprocesador e idenfifica los elementos básicos y los diferentes módulos que integran estos sistemas.
• Es capaz de interpretar el código de un programa desarrollado en lenguaje de de bajo nivel (ensamblador).
• Conoce y utiliza adecuadamente las herramientas para el desarrollo, edición, ensamblaje o compilación, montaje, ejecución y depuración de programas en lenguaje ensamblador.
• Conoce los módulos que integran un microcontrolador y su funcionamiento y sabe aplicarlos para la resolución de problemas reales.
• Es capaz de desarrollar aplicaciones en lenguaje de bajo/alto nivel de manera autónoma.
• Es capaz de desarrollar proyectos basados en sistemas microcontroladores de forma autónoma y presentarlos ante el público.

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Metodología

Enfoque constructivista apoyado en flipped classroom, con tres prácticas como elementos vertebradores del proceso de aprendizaje.

• Entrega de materiales de estudio con antelación
• Horas lectivas dedicadas a incidir en los aspectos más importantes, resolver dudas, hacer problemas, debatir alternativas, poner en común dificultades y soluciones, etc.

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Evaluación

CONDICIONES PARA EL APROBADO: Para aprobar esta asignatura será necesario alcanzar la nota mínima de 5 en el examen escrito y alcanzar el aprobado (5) en la nota global obtenida de la suma ponderada de todas las pruebas de evaluación.

OTRAS CONSIDERACIONES:

1. En el caso de no alcanzar dicha calificación mínima en el examen escrito, la calificación final será 4,9 (suspenso).
2. La presentación para "subir nota" en el examen de recuperación implica que dicha nota sea la que se guarde.
3. La calificación de la asignatura será "No presentado" siempre y cuando el peso de las actividades de evaluación en las que ha participado el estudiante sea inferior al 50% (art. 6.4. ACG 07/05/2019)

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Temario

Bloque I: Fundamentos de Automatización Industrial Presentación y contexto, fundamentos de automatización industrial, evolución histórica y perspectivas, niveles y tipos de automatización. Arquitecturas de control industrial y componentes fundamentales.

Bloque II: Sistemas realimentados Proceso de diseño de sistemas de control, modelado de sistemas físicos, nomenclatura y convenciones, funciones de transferencia y diagramas de bloques, perturbaciones y necesidad de sistemas de control, análisis de comportamiento, ventajas e inconvenientes de la realimentación.

Bloque III: Control PID Definición y componentes de control PID, acción proporcional, integral y derivativa, problemas prácticos del PID, soluciones implementables para el derivative kick, métodos anti-windup, métodos de sintonización heurísticos (Ziegler-Nichols lazo abierto, ganancia última y método frecuencial modificado). Control de 2 grados de libertad, control anidado (en cascada) y aplicaciones industriales del PID.

Prácticas

La asignatura se estructura en torno a tres prácticas realistas que sirven como hilo conductor para aplicar los contenidos teóricos y desarrollar las competencias de la asignatura. Las prácticas se realizan en el laboratorio de automática y están basadas puramente en simulación y análisis por ordenador.

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Programa de prácticas experimentales

• Programa de prácticas experimentales:

  1. Práctica 1: Control de un horno de curado industrial
  • Modelar sistema térmico con condiciones iniciales no nulas
  • Simular y analizar efecto de cambios en parámetros del sistema
  • Comparar controles en lazo abierto y controles básicos en lazo cerrado (on-off, proporcional) y su rechazo de perturbaciones
  2. Práctica 2: Control de nivel de fluido en un tanque industrial
  • Identificar estructura de controlador PID ¿caja negra¿
  • Sintonizar controlador P/PI/PID mediante métodos heurísticos
  • Analizar impacto de las limitaciones físicas de los actuadores
  3. Práctica 3: Control de plataforma rotativa
  • Modelado de sistemas mecánicos
  • Balance de potencias, balance de energías y validación resultados simulación
  • Seleccionar actuador, sintonizar controlador PID y determinar cumplimiento de especificaciones
  • Tener en cuenta las limitaciones de los actuadores y analizar el impacto sobre el rendimiento. Implementar mecanismos anti-windup, implementar control de 2 grados de libertad y control de posición mediante dos lazos en cascada (posición, velocidad).

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía básica:

• Apuntes propios.
• PID controllers: theory, design, and tuning. Karl Aström y T. Hägglund, 2ª Edición, Editorial The American Society for Measurement and Control. 1995.
• Feedback Systems: An introduction for Scientists and Engineers, Karl Aström y Richard M. Murray, Princeton University Press. 2008. También disponible en Internet en http://www.cds.caltech.edu/~murray/books/AM05/pdf/am08-complete_22Feb09.pdf
• Modern Control Systems. Richard C. Dorf, Robert H. Bishop, 13º Edición, Edición Global. Pearson. 2017.

Bibliografía complementaria:

• Control PID avanzado. Karl Aström y T. Hägglund. Pearson Educación. 2009.
• PID Control: New Identification and Design Methods. J. Crowe. Springer London. 2005.

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Idiomas

La asignatura (teoría y prácticas) se imparte en castellano. Si algún alumno necesita comunicarse en inglés los profesores pueden atender sus dudas en dicho idioma. Se recomienda conocimiento de inglés escrito para acceder a la bibliografía recomendada (en su mayoría en inglés). Se recomiendan los textos originales frente a las traducciones y se aconseja al alumno a que se acostumbre a la terminología anglosajona y al empleo de documentación en inglés.

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Lugar de impartición

Parte teórica: Aulario

Parte práctica: Laboratorio de Electrónica Avanzada

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