INGENIERIA AERONÀUTICA TEORÍA DE CONTROL II SÍLABO

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FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AERONÁUTICA INGENIERIA AERONÀUTICA

TEORÍA DE CONTROL II SÍLABO

I. DATOS GENERALES:

1.1 ASIGNATURA : Teoría de Control II

1.2 CÓDIGO : 3302-33402

1.3 PRE-REQUISITO : Teoría de Control I

1.4 HORAS SEMANALES : 03

1.4.1 TEORÍA : 01

1.4.2 PRÁCTICA : 02

1.5 N° DE CRÉDITOS : 02

1.6 CICLO : VII

1.7 TIPO DE CURSO : Obligatorio

1.8 DURACIÓN DEL CURSO : 18 Semanas en total

1.9 CURSO REGULAR : 17 Semanas

1.10 EXAMEN SUSTITUTORIO : 01 Semana

II. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

La asignatura es de naturaleza teórico - práctica, su desarrollo académico es semestral y se encuentra ubicada en el Área de Formación de la especialidad, en conocimientos relacionados con la automatización industrial.

Sumilla

 Introducción a los sistemas de control digital.  Análisis en el espacio de estado.

 Otros sistemas de control. Sistemas discretos.  Adquisición de datos, acondicionamiento de la señal.  Programas de control por computador.

 Aplicaciones de los sistemas de control por computadora.  Reguladores discretos.

 Aplicaciones de los sistemas de control por computadora.  La transformada z.

 Análisis en el espacio de estado de sistemas de tiempo discreto.  Válvulas de control.

 Controladores lógicos programables.  Variadores de frecuencia.

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AERONÁUTICA

III. OBJETIVOS

Objetivo General

Profundizar sobre la potencialidad del ordenador como elemento de control. Estudiar los sistemas discretos de control. Capacitar al estudiante en el diseño de controladores Analógicos/Digitales para sistemas de control lineales e invariantes en el tiempo de una entrada – una salida y de múltiples entradas – múltiples salidas, empleando métodos de diseño clásico y modernos. Emplear el PC como controlador de procesos. Conocer sobre dispositivos de control.

Fundamentos

Un curso de Sistemas de Control actualmente forma parte de prácticamente todas las carreras de ingeniería eléctrica, electrónica, mecánica, química e industrial. La utilización creciente de electrónica, microprocesadores y computadoras hacen imprescindible los conocimientos básicos que provee un curso de Control Automático para la carrera Ingeniería Electrónica. Por otro lado las técnicas de control son cada vez más utilizadas para resolver problemas sociológicos, biológicos y económicos.

Siendo básica, su principal función es proveer conocimientos y herramientas para que los alumnos aprovechen mejor asignaturas más avanzadas como:

 Sistemas discretos

 Modelo matemático. Función de transferencia discreta.  Sistemas híbridos: muestreo y reconstrucción.

 Adquisición de datos, acondicionamiento de la señal.  Sistema muestreado: equivalente discreto.

 Análisis. Estabilidad.

 Reguladores discretos. Diseño: Discretización de reguladores continuos.  Reguladores PID discretos. Síntesis directa.

 Implantación de sistemas discretos. Criterios. Problemas.  Control de procesos con PC, herramientas.

 Transformadas Z.

 Análisis mediante variable de estado.  Observabilidad y controlabilidad.

 Válvulas de control. PLC´S y variadores de frecuencia. Objetivos Específicos

Que el estudiante de la asignatura sea capaz de:

 Obtener la respuesta en frecuencia de los sistemas de control y

representarla en diferentes diagramas.

 Conocer y diseñar los diferentes tipos de compensadores.

 Aprender el uso de la transformada Z y saber aplicarla en sistemas

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 Aprender a manejar un sistema de control en el espacio de estado.

 Adoptar una actitud disciplinada perseverante y metódica en el trabajo

intelectual.

IV. METODOLOGÍA

El docente hará la presentación introductoria del curso y del sílabo. Promoverá en todo momento el diálogo espontáneo y la participación activa de los alumnos en la adquisición de conocimientos y dominio del tema, motivándolo a participar en actividades y talleres.

Propuesta Pedagógica

La filosofía de la metodología de enseñanza a aplicar es la indicada por Richard Dorf en el prefacio de su libro (ver bibliografía básica):

“El hombre no puede heredar el pasado, debe crearlo de nuevo. El camino más importante y productivo del aprendizaje es, para el lector, descubrir y crear nuevamente las respuestas y métodos del pasado. Por lo tanto, el ideal es presentar al estudiante una serie de problemas y preguntas e indicarle algunas de las respuestas obtenidas en décadas pasadas. El método tradicional de presentar al estudiante la solución terminada en vez del problema, significa privarlo de todo estímulo, cortar su impulso creativo y reducir la aventura de la humanidad a un empolvado montón de teoremas. El objetivo es, entonces, que seguimos confrontando, por que se puede afirmar que verdaderamente aprendemos y entendemos lo que descubrimos por nosotros mismos.”

Se utilizarán métodos y técnicas aplicables al campo profesional, a través de métodos: 1. Métodos: a. Inductivo-Deductivo. b. Analítico - Sintético. 2. Técnicas: a. Dinámica grupal.

b. Exposición individual y grupal

c. Uso intensivo de bibliografía básica, complementaria y electrónica. d. Comentarios individuales sobre temas del curso en todo momento:

antes, durante y después de la clase. e. Asesorías.

Los métodos y técnicas tienen por finalidad que el alumno adquiera las herramientas necesarias para su autodesarrollo continuo durante los siguientes ciclos y, además, que tenga la motivación suficiente para la participación en

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talleres, actividades culturales y eventos científicos relacionados con su carrera.

3. Recursos Materiales Pizarra y tizas

Material Audiovisual:

- Data Show

- Internet, extranet e intranet - PCs

El alumno deberá presentarse obligatoriamente a clases con los materiales necesarios para efectuar su trabajo.

V. EVALUACIÓN:

La evaluación es continua y permanente a través de las herramientas que este sílabo proporciona.

El reglamento vigente de la Universidad exige la asistencia obligatoria a clases teóricas y prácticas. No podrá sobrepasarse el 30 % de inasistencias para tener derecho a evaluación.

El Reglamento vigente de la UAP, exige la asistencia obligatoria a clases y que el profesor pase la lista de asistencia en cada clase que dicta, registrando las inasistencias, en el registro proporcionado por la Universidad. Los alumnos no podrán sobrepasar el 30% de inasistencias justificadas a las horas lectivas teóricas, ni el 20% a las prácticas para tener derecho a evaluación.

Dada la naturaleza del curso respecto a que imparte conocimientos, pero además es de suma importancia la transmisión directa de la experiencia del profesor y que los alumnos participen activamente en el aula, se reitera que es de vital importancia la asistencia a clases.

Debe quedar perfectamente entendido que sólo cuando el alumno asiste a clases, gana el derecho de ser evaluado y que en todo momento estará presente la normatividad expresada en el Reglamento de la UAP.

La Modalidad de Evaluación será la siguiente:

Trabajo Académico (TA), El Sistema de Evaluación Permanente de la

UAP, contempla las siguientes modalidades de Trabajo Académico: Participación en clase. Prácticas calificadas. Seminarios de discusión. Trabajos de investigación, experimentación u observación. Trabajos de producción. Elaboración de proyectos. Exposiciones. Trabajos de aplicación. Resolución de casos y problemas.

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Examen Parcial (EP), que consiste de una evaluación teórico -práctico de

conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito.

Examen Final (EF), que consiste en la evaluación teórico - práctico de

conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito.

La ponderación de notas que el profesor debe mantener es la siguiente:

Descripción Ponderación Porcentaje

Examen Parcial Peso 3 30

%

Examen Final Peso 3 30

%

Trabajo Académico Peso 4 40

%

Examen Sustitutorio (ES), que consiste en la evaluación teórico -práctico

de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito.

La nota obtenida en el examen Sustitutorio, podrá remplazar la nota más baja que el alumno haya obtenido en su Primer Examen Parcial o en el Examen Final y de proceder al remplazo, se recalculará la nueva nota final.

En caso la nota del Examen Sustitutorio sea más baja que la nota más baja del Primer Examen Parcial o del Examen Final, no se reemplazarán ninguna de ellas, quedando el alumno con la nota obtenida hasta antes del Examen Sustitutorio.

Las calificaciones de los exámenes se regirán por el sistema vigesimal, es decir sobre 20 puntos, en el caso del examen sustitutorio el máximo puntaje será de 14 puntos.

Para aprobar una asignatura se requiere calificación mínima de 11,00 puntos.

Al establecer el promedio final, el residuo igual o superior a cinco décimas (0,5), deberá ser considerado como un punto a favor del alumno.

VI. CONTENIDO ANALÍTICO

Semana N° 1: Introducción a los Sistemas de Control Digital  Resumen Control I

 Tipos de Señales

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Semana N° 2: Análisis en el Espacio de Estado

 Concepto de estado. Espacio de estados.  Ecuación de estado.

 Solución de la ecuación de estado.  Controlabilidad y observabilidad.  Movimiento en el espacio de estado.  Trayectorias y estabilidad.

Semana N° 3: Otros Sistemas de Control

 Control de Relación.  Control en Cascada.  Control Óptimo.  Control Difuso.

Semana N° 4: Sistemas Discretos

Modelo matemático. Función de transferencia discreta. Sistemas híbridos: muestreo y reconstrucción.

Semana N° 5: Adquisición de Datos -Acondicionamiento de la Señal.

 Sistema muestreado: equivalente discreto.  Análisis. Estabilidad.

Semana N° 6: Reguladores Discretos.

 Diseño: Discretización de reguladores continuos.  Reguladores PID discretos. Síntesis directa.

 Implantación de sistemas discretos. Criterios. Problemas.  Control de procesos con PC, herramientas.

Semana N° 7: Programas de Control por Computador

 Estrategias de control  Entrada y salida de datos

Semana N° 8: Aplicaciones de los Sistemas de Control por

computadora

Semana N° 9: Examen Parcial

Semana N° 10: La Transformada Z  La Transformada Z

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 La Transformada Z Inversa

 Función de Transferencia Pulso de una Función Laplaciana

Semana N° 11: Análisis en el Espacio de Estado de Sistemas de

Tiempo Discreto

 Ecuaciones en el Espacio de Estado  Representaciones en el Espacio de Estado  Matriz de Función de Transferencia Pulso

Semana N° 12: Discretización de Ecuaciones en Tiempo Continuo

 Controlabilidad y Observabilidad en Tiempo Discreto

Semana N° 13: Diseño de Sistemas de Control en Tiempo Discreto

por Localización de Polos

 Diseño de Sistemas de Control Óptimo Cuadrático en Tiempo Discreto  Control Optimo Cuadrático No Estacionario

 Control Optimo Cuadrático Estacionario

 Controlador Optimo para Sistemas de Seguimiento en Estado Estacionario

Semana N° 14: Válvulas de Control

Semana N° 15: Controladores Lógicos Programables

Semana N°

16: Variadores de Frecuencia

Semana N°

17: Examen Final.

Semana N°

18: Examen Sustitutorio.

VII. BIBLIOGRAFÍA:

Además de la bibliografía básica, la complementaria y la electrónica, el alumno tendrá acceso al uso del Internet para ampliar los temas de investigación y consulta que requiera.

1. Bibliografía Básica:

 Katsuhiko OGATA, Ingeniería de Control Moderno, Prentice-Hall Hispanoamericana, 1990.

 Benjamín KUO, “ Aut omat ic Contr ol Syst em. - (Sistemas Automáticos de Control), Prentice Hall.

 Richard C. Dorf, Sistemas Modernos de Control – Teoría y Práctica,  Addison – Wesley Iberoamericana, 1989.

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 P. H. Lewis y Ch.Yang, Sistemas de Control en Ingeniería, Prentice-Hall, 1999.

 Creus, Instrumentación Industrial, 1era. ed., Ed. McGraw-Hill, México, 1993, 270.

 Pohr- Orttenburger, “I ntroducción al Contr ol Electr ónico”

2. Bibliografía Complementaria:

 Katsuhiko Ogata, Designing Linear Control Systems with Matlab. Prentice Hall, 1994.

 Katsuhiko Ogata, "Sistemas de Control en Tiempo Discreto". Prentice Hall.

 Katsuhiko Ogata, Problemas de Ingeniería de Control Utilizando Matlab - Un Enfoque Práctico, Prentice Hall, 1999.

 T. Kailath, Linear Systems, Prentice-Hall, 1980.

 G. Frenklin, J. Powell and A. Emami-Naeini , Control de sistemas dinámicos con realimentación, Addison-Wesley Iberoamericana, 1991.  J. D´azzo y C. Houpis , Análise e Projeto de Sistemas de Controle

Lineares, Guanabara Dois S.A., 1984.

 Antonio Creus, Simulación y Control de Proceso por Ordenador,  Marcombo.

 Antonio Creus, Instrumentación Industrial. 1era. ed., Ed. McGraw-Hill, México, 1993, 270

 SHAHIAN B; HASSUL M. "Control System Design Using Matlab".  Prentice-Hall.

 ASTROM K; WITTENMARK B. "Computer Controlled Systems, Theory and Design". Prentice Hall, 1997.

 SMITH C; CORRIPIO A. "Control Automático de Procesos". Limusa BROGAN, W.L "Modern control theory". Prentice Hall, 1991.

 CHEN, C.T. "Control system design". Pod Wood Press, 1987.

DISTEFANO III J.J y otros, "Realimentación y sistemas de control". Mc Graw Hill (serie Schaum). 1992.

 FRANKLIN, G.F. Y J.D. POWELL "Digital control of dinamic systems". Addison-Wesley , 1989.

 FRANKLIN, G.F Y J.D. POWELLY A. EMANI-NAENI "Control de

sistemas dinámicos con realimentación".

Addison-Wesley Iberoamericana 1991.

 GOPAL, M "Modern control system theory". Wiley Eastern Limited., 1984.