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Control Automático

Al finalizar el curso el estudiante debe estar en capacidad de analizar y diseñar lazos de control automático, usando los enfoques clásico y moderno, así como de implementar los controladores diseñados tanto en forma análoga como digital y teniendo en cuenta las posibles restricciones físicas y técnicas del sistema a controlar. De igual manera el curso brindará algunas nociones básicas sobre algunas de las técnicas avanzadas de control más comúnmente encontradas tanto en la teoría como en la práctica. Para lograr esto el curso de desarrolla por medio de lecturas guiadas, exposiciones, prácticas de laboratorio, charlas y visitas técnicas, así como de la planeación y ejecución de un proyecto de automatización de un sistema dinámico.

Información general

  • Código: 300IGE016
  • Área de formación: Ingeniería aplicada
  • Créditos y horas de contacto: 3 créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana). Horas de trabajo independiente: 80 horas.
  • Prerrequisitos: Sistemas realimentados
  • Tipo de curso: Núcleo de formación fundamental
  • Profesor: Alexander Martínez Álvarez

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

  • Actualizarse en el conocimiento de la disciplina sobre las teorías de sistemas y de control para el diseño de sistemas electrónicos aplicados en la automatización industrial
  • Evaluar, frente a los problemas que sean identificados, las alternativas propuestas de diseño y construcción de sistemas de control en aplicaciones específicas en áreas como el desarrollo de sistemas electrónicos y la automatización industrial.
  • Planear y realizar el diseño y la implementación de sistemas electrónicos en el contexto de la automatización industrial.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Interpretar comportamientos de sistemas. (A4.Technical knowledge)
  • Predecir comportamientos. (A8. Technical knowledge)
  • Analizar información cualitativa y cuantitativamente (B1, B2. Experimental abilities)
  • Leer documentos académicos (B7. Experimental abilities)
  • Medir (B10. Experimental abilities)
  • Administrar proyectos (C1. Engineering design)
  • Considerar estándares (C2. Engineering design)
  • Considerar restricciones técnicas (C3. Engineering design – F1. Ethical responsibility)
  • Conformar grupos de trabajo (D1. Teamwork abilities)
  • Sustentar una idea (D5. Teamwork abilities)
  • Identificar actores, elementos y relaciones de un sistema (E4. Problem-solving abilities)
  • Leer en segunda lengua (G5. Effective communication)
  • Leer temas de actualidad (I2. Life-long learning)
  • Interpretar simbología (K3. Use of modern engineering tools)
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (K7. Use of modern engineering tools)

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Atención (su influencia se vería reflejada en los resultados A,B,E,K)
  • Curiosidad (su influencia se vería reflejada en los resultados E,I,J)
  • Hábito de estudio (su influencia se vería reflejada en los resultados I,K)
  • Rigor (su influencia se vería reflejada en los resultados A,B,C,G,K)

Contenido

Al final del curso en el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes contenidos:

El controlador PID

  • Diferentes tipos de controladores PID y sus características
  • Ajuste y sintonización de PIDs
  • Implementación de controladores PID

Diseño de controladores en el dominio de la frecuencia

  • Diseño con prealimentación
  • Especificaciones de desempeño
  • Compensadores de atraso y adelanto
  • Principales limitaciones

Sistemas de control en tiempo discreto

  • Muestreo y reconstrucción de señales en un lazo de control.
  • Estabilidad en tiempo discreto
  • Discretización de funciones continuas
  • Consideraciones prácticas para la implementación de controladores discretos

Introducción a técnicas avanzadas de control

  • Nociones básicas de Control óptimo
  • Nociones básicas de Control adaptativo
  • Nociones básicas de Control inteligente

El control automático industrial

  • Controladores lógicos programables (PLC)
  • Diagramas de instrumentación y control
  • Sistemas SCADA

Objetivos Instruccionales

  1. Identificar los diferentes tipos de controladores (PID, compensadores de atraso y adelanto, controladores avanzados, etc) y predecir sus efectos sobre un sistema dinámico en lazo cerrado.
  2. Diseñar, implementar y ajustar los diferentes tipos de controladores previamente identificados, tanto en forma continua como discreta.
  3. Identificar los elementos y conceptos básicos que se utilizan en el control de procesos industriales e interpretar los diagramas con que estos se representan.
  4. Identificar e interpretar los conceptos y elementos básicos que utilizan las técnicas avanzadas de control, para el diseño de controladores.

Actividades curriculares

Lecturas de temáticas actuales en control

Desarrollar la habilidad de leer documentos académicos, sobre temas de actualidad, suscitando el hábito de estudio sobre las técnicas avanzadas de control, mediante lecturas independientes y dirigidas.

Indicadores: B7, I1, J4.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semana 9

Exposiciones de temáticas actuales en control

Desarrollar la habilidad de sustentar una idea, suscitando el rigor a través del estudio de las técnicas avanzadas de control, mediante exposiciones.

Indicadores: D5.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas 11 y 13

Conferencias sobre automatización

Desarrollar la habilidad para identificar actores, elementos y relaciones de un sistema, suscitando la atención a través del estudio del control automático industrial mediante conferencias.

Indicadores: E4.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semana 1

Convocatoria abierta de proyectos en automatización

Desarrollar habilidades para administrar proyectos, identificar actores, elementos y relaciones de un sistema, conformar grupos de trabajo e interpretar simbología, suscitando el rigor a través del estudio de temas relacionados con el control automático industrial, mediante la formulación de proyectos.

Indicadores: C1, E4, D1, K3.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semana 8 y 12

Diseño de controladores

Desarrollar las habilidades para considerar estándares y restricciones técnicas, así como para predecir e interpretar el comportamiento de sistemas, suscitando la curiosidad y el rigor a través del diseño de controladores en el dominio del tiempo y de la frecuencia, mediante proyectos.

Indicadores: A4, A8, C2, C3.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		12
Horas sin acompañamiento:		18
Ubicación en el semestre:		Semanas 2,3 y 4

Propuestas de solución a problemas de control

Desarrollar habilidades para considerar restricciones técnicas y para usar herramientas de análisis, diseño y simulación, suscitando la atención y la curiosidad a través del diseño de controladores en el dominio del tiempo y de la frecuencia, mediante didácticas problémicas.

Indicadores: C3, F1, K7.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas 5 y 6

Charlas sobre el control en la industria

Desarrollar la habilidad para leer temas de actualidad y para leer en segunda lengua, suscitando la curiosidad y el hábito de estudio sobre los temas relacionados con el control automático en la industria, mediante exposiciones.

Indicadores: I2, G5.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		4
Ubicación en el semestre:		Semanas 12 y 14

Proyecto sobre Automatización

Desarrollar habilidades para conformar grupos de trabajo, así como para administrar proyectos e interpretar simbologías, suscitando la curiosidad a través del estudio, el diseño y la construcción de controladores en el dominio del tiempo y de la frecuencia, mediante un proyecto.

Indicadores: C1, D1, K3.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		6
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semanas 7, 9, 10 y 15.

Exposición de los resultados en el proyecto de automatización

Desarrollar la habilidad para sustentar una idea, suscitando el rigor, a través del estudio, el diseño y la construcción de controladores en el dominio del tiempo y de la frecuencia, mediante exposiciones.

Indicadores: D5.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		2
Horas sin acompañamiento:		3
Ubicación en el semestre:		Semana 16

Visitas técnicas industriales

Desarrollar la habilidad para analizar información cualitativa y cuantitativamente, así como para identificar actores, elementos y relaciones de un sistema, suscitando la curiosidad, a través del estudio del control automático en la industria, mediante visitas técnicas.

Indicadores: B1, B2, E4.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		1
Ubicación en el semestre:		Semana 14

Laboratorio de identificación de sistemas dinámicos y control digital

Desarrollar habilidades para medir y para analizar información cualitativa y cuantitativamente, suscitando el rigor a través del estudio de los sistemas de control en tiempo discreto, mediante prácticas de laboratorio.

Indicadores: B1, B2, B10.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		16
Ubicación en el semestre:		Semanas 4, 6, 8 y 10. 

Evaluación

Actividad curricular a evaluar Evaluación Porcentaje
3, 5 y 6 Primer examen parcial 20%
2, 6 y 7 Segundo examen parcial 20%
11 Laboratorio 15%
4 Propuesta de proyecto de automatización 10%
1 y 2 Exposiciones sobre actualidad en control 10%
8 y 9 Proyecto final de curso 20%
10 Informe sobre la visita técnica 5%

Integración curricular

Resultados de programa (ABET)

  • La habilidad para aplicar conocimiento de matemáticas, ciencias e ingeniería.
  • La habilidad para diseñar y conducir experimentos así como para analizar e interpretar datos.
  • La habilidad para diseñar un sistema, componente o proceso para satisfacer necesidades deseadas dentro de restricciones realistas.
  • La habilidad para funcionar en equipos multidisciplinarios.
  • La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.
  • El entendimiento de la responsabilidad profesional y ética.
  • La habilidad para comunicarse efectivamente.
  • La educación amplia y necesaria para entender los impactos de las soluciones de ingeniería en contextos globales económicos, ambientales y sociales.
  • El reconocimiento de la necesidad de, y la habilidad para, continuar el aprendizaje a lo largo de la vida.
  • El conocimiento de asuntos contemporáneos.
  • La habilidad para usar las técnicas, destrezas y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería.

Relevancia del curso con los resultados de programa

Resultados del programa
A B C D E F G H I J K
Relevancia 2 2 3 1 2 1 2 0 1 1 3
Resultados de programa Indicadores de desempeño Actividades curriculares Contenido Capítulos
Habilidad para aplicar conocimiento científico y de ingeniería A4, A8 5 1, 2
Habilidad experimental y análisis de información B1, B2, B7, B10 1, 10, 11 3, 4, 5
La habilidad para el diseño, considerando restricciones realistas. C1, C2, C3 4, 5, 6, 8 1, 2, 3, 5
Habilidad para trabajo en grupo D1, D5 2, 4, 8, 9 1, 2, 4, 5
La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería E4 3, 4, 10 5
El entendimiento de la responsabilidad profesional y ética F1 6 1, 2
Habilidad para comunicación efectiva G5 7 5
El reconocimiento de la necesidad de, y la habilidad para, continuar el aprendizaje a lo largo de la vida. I1, I2 1, 7 4, 5
El conocimiento de asuntos contemporáneos J4 1 4
Habilidad para usar herramientas modernas de ingeniería K3, K7 4, 6, 8 1, 2, 5

Recomendaciones del Director del Programa

Reglas del curso

Calificación: Se realizará de acuerdo a la información consignada en la tabla de “Evaluación del curso”

Uso de material en exámenes: Está permitido el uso de notas de clase, bibliografía, calculadoras y computadores personales.

Asistencia: Obligatoria.

Matriculación (últimos tres años)

Recursos

Aula virtual, Plataforma Blackboard, Contenido y planificación del curso, lineamientos de trabajos del curso, enunciado del proyecto de curso, apuntes de clase, presentaciones, talleres, prácticas de laboratorio y manuales de equipos y herramientas de software, exámenes anteriores.

Bibliografía

  1. Åström, Karl Johan and Murray, Richard M. Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. Princeton University Press, Princeton, NJ. 2008. ISBN 978-0-691-13576-2. Disponible en : http://resolver.caltech.edu/CaltechBOOK:2008.003
  2. Rodríguez, Francisco y López, Manuel Jesús. Control Adaptativo y Robusto. Universidad de Sevilla. Sevilla, España. 1996. ISBN 84-472-0319-0. PDF disponible en http://www.esi2.us.es/~rubio/libro1.html
  3. Ogata, Katsuhiko. Ingeniería de control moderna. Pearson Educación. Madrid. 2003. ISBN 84-205-3678-4.
  4. Kuo, Benjamín. Sistemas de control automático. 7ª. Edición. Prentice Hall Hispanoamericana. México. ISBN 968-880-723-0.
  5. Umez-Eronini, Eronini. Dinámica de sistemas y control. Thomson Learning. México. 2001. ISBN 970-686-041-X.

Instalaciones

  • Salón de clase con computador y proyector
  • Sala de prácticas de Laboratorio
  • Sala de simulación de Ingeniería Electrónica (software: Matlab & Simulink, LabView)
 
materias/control_automatico.1375974805.txt.gz · Última modificación: 2013/08/08 10:13 por alexvalencia
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