1.1.2. Ejemplos de Sistemas de Control Moderno 2

(1)

Universidad Tecnológica

de la Mixteca

Teoría de Control

Ingeniería en Electrónica

(2)

Plan de estudios

1. Introducción a los sistemas de control

1.1. Componentes básicos de un sistema de control 1.2. Clasificación de tipos de sistemas de control 1.3. Ejemplos de sistemas de control

2. Fundamentos matemáticos

2.1. Ecuaciones diferenciales 2.2. Transformada de Laplace

2.3. Expansión en fracciones parciales con Scilab

3. Modelado matemático de sistemas físicos

3.1. Función de transferencia y respuesta impulso 3.2. Diagrama a bloques

3.3. Gráficos de flujo de señal y ganancia de Mason 3.4. Representación en variables de estado

3.5. Sistemas eléctricos 3.6. Sistemas mecánicos 3.7. Sistemas térmicos

3.8. Sistemas de nivel de líquido

3.9. Detectores y codificadores en sistemas de control 3.10. Sistemas no lineales y linealización

(3)

4. Análisis de la respuesta transitoria

4.1. Respuesta transitoria de un sistema de primer orden

4.2. Respuesta transitoria de un sistema prototipo de segundo orden 4.3. Análisis de la respuesta transitoria con Matlab

4.4. Efectos de adición de polos y ceros 4.5. Error en estado estable

5. Estabilidad de sistemas lineales

5.1. Método de Routh-Hurtwitz

5.2. Método del lugar de las raíces con Matlab

6. Análisis en el dominio de la frecuencia

6.1. Introducción

6.2. Criterio de estabilidad de Nyquist

6.3. Obtención de la traza de Nyquist con Matlab 6.4. Trazas de Bode

6.5. Graficación de la trazas de Bode con Matlab

6.6. Efectos de la adición de un polo y un cero en la función de trayectoria directa

7. Diseño de controladores

7.1. Consideraciones de diseño 7.2. Control PD, PI y PID

7.3. Control de adelanto, atraso, y adelanto-atraso de fase 7.4. Filtro de muesca

7.5. Control robusto

7.6. Control realimentado en lazos menores

(4)

Bibliografía

Libros básicos



Kuo, Benjamin c. “Sistemas de control automático” . Mexico :

Prentice-Hall Hispanoamericana , 1996.

●

Ogata, Katsuhiko. “Ingenieria de control moderna”. Mexico :

Prentice-Hall Hispanoamericana , 1998.

Libros complementarios



Navarro Viadana, Rina m. “Ingeniería de control : analógica

y digital” . Mexico : McGraw-Hill Interamericana , 2004.



Bolton, W. “Ingeniería de control”. México : Alfaomega,

2001.



Coughanowr, Donald. “Process systems analysis and

(5)

Reglas del curso



Calificaciones parciales (3)



Examen (60%).



Practicas (25%).



Tareas (15%).

El retraso por cada día tiene una penalidad del 20%.



Laboratorio



Entrega en el laboratorio, 50% de la calificación. La cual

debe incluir la simulación, en caso de no entregarla se

pierde el derecho a permanecer en él.



La practica se entrega una semana después de

realizada la práctica. 50% de la calificación.

(6)

Reglas del curso



Formato de la práctica



Titulo de práctica y autores (ordenados

alfabéticamente, iniciando con apellidos).



Introducción(30%) : Este es un resumen realizado

por los alumnos, !No Teoría de libros, ni de Internet¡

copy-paste.



Procedimiento(25%): Que experimentos hiciste y

como los llevaste a cabo.



Resultados(20%): Tablas, cálculos, fotografías,

gráficas, y en todos ellos comentarios.



Conclusiones(25%): Que problemas tuviste al

realizar los experimentos, hablar de lo que

(7)

Reglas del curso



Calificación final



Examen de todo el material del curso (100%)



Proyecto final (Derecho a examen)



Asistencia



Con cuatro faltas pierde derecho a examen

parcial.



No se aceptan justificantes con una semana

de retraso.

(8)

Página Web del curso

(9)

MC Jacob J. Vásquez Sanjuan 9

Historia de los sistemas de

control

(10)

Clepsydra, en Grecia, 300 a.c. a 1

d.c.

El primer uso del control

retroalimentado se considera

el mecanismo flotante

regulador de agua del reloj de

Ktesibios.

(11)

Platón usa el reloj de Ktesibios y

hace un despertador (para

alumnos dormilones)

(12)

Controlador retro-alimentado de

nivel de Polzunov

(13)

Sistema de James Watt, 1769, para

controlar la velocidad de una máquina de

vapor

(14)

Una aplicación de sistemas

de control (patente de 1886)

(15)

Aplicaciones actuales

(16)

(17)

(18)

Sistemas automáticos :

velocidad y posición

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

Sistema de estabilización en un

avión Falcon F-16

(25)

(26)

(27)

Proyectos UTM



Control de una planta generadora de

energía eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD;

reductor-elevador y convertidor de CA-CD,

con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar

(28)

MC Jacob J. Vásquez Sanjuan

“Sistema de control de un generador de

(29)

“Sistema de control de un generador de

(30)

MC Jacob J. Vásquez Sanjuan

“Sistema de control de un generador de

(31)

“Sistema de control de un generador de

(32)

(33)

Proyectos UTM



Control de una planta generadora de

energía eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD;

reductor-elevador y convertidor de CA-CD,

con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar

(34)

(35)

(36)

Proyectos UTM



Control de una planta generadora de energía

eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD;

reductor-elevador y convertidor de CA-CD,

con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar

circuitos impresos sobre una placa de

cobre.

(37)

(38)

(39)

¿Que es unsistema de

control?



Sistema electrónico que se encarga de regular

una o más variables.

¿Que significa regular?



Mantener dentro de ciertos límites.

¿Que variables?

(40)

(41)

(42)

Equipo del laboratorio de control



Control de velocidad de un motor con carga variable

.



Suspensión magnética.



Control de temperatura, presión y flujo de aire.



Péndulo invertido.



Viga y bola.

(43)

Control de velocidad de un

motor con carga variable.

(44)

Levitación

magnética

(45)

Control de temperatura, presión

y flujo de aire.

(46)

(47)

(48)

Control de nivel de líquido en

tres tanques.

(49)

Pasos para crear un sistema de

control

Obtención del modelo matemático del sistema Diseñar el controlador adecuado Determinar la estabilidad del sistema Obtener la respuesta del sistema y mejorarla. Materias necesarias : Matemáticas (Transformada de Laplace) Física (mecánica)

Para los pasos restantes se emplea la teoría de control y herramientas computacionales