Las competencias específicas de la asignatura "Control por Computador" se desarrollan en el contexto de las competencias transversales y generales de la Titulación de Grado en Tecnología Industrial, y más en particular en las siguientes competencias del módulo M04- Optatividad:



OP3.-Capacidad para abordar desarrollos, proyectos y estudios avanzados en el ámbito de la regulación automática, electrónica industrial y su aplicación a la automatización industrial, con un alto grado de autonomía



OP7.-Buscar y seleccionar información, comunicarla de forma oral o escrita, redactar informes y proyectos, gestionar la documentación





RESULTADOS DEL APRENDIZAJE



Los resultados del aprendizaje tras haber realizado la asignatura "Control por computador" se sintetizan en:



» Ser capaz de elegir la frecuencia de muestreo del control digital para cada aplicación.

» Saber obtener el modelo discreto equivalente de un proceso continuo a controlar.

» Saber analizar la estabilidad de un sistema de control digital, y determinar su robustez prevista en términos de márgenes de estabilidad.

» Saber elegir la estructura de control más adecuada, y diseñarla en base a unas especificaciones de lazo cerrado.

» Saber concretar el controlador digital mediante sus ecuaciones en diferencias, y saber programarlas en un dispositivo controlador.

» Saber sintonizar un controlador PID discreto mediante técnicas basadas en medida y mediante técnicas basadas en modelo.

TEMARIO TEÓRICO



SISTEMAS EN TIEMPO DISCRETO



Tema 1 Introducción. El computador como elemento de control

Bucle elemental de control por computador.

Funciones del computador. Esquemas de control con computador.



Tema 2 Hardware para Control.



Tema 3 Señales y Sistemas discretos

Secuencia. Propiedades de las secuencias.

Representación de sistemas en tiempo discreto: ecuación en diferencias, convolución discreta.

Estabilidad de un sistema discreto.



Tema 4 Transformada z

Definición. Propiedades.

Transformada z de Funciones elementales.

Transformada z Inversa. Definición. Métodos.



Tema 5 Muestreo y Reconstrucción

Muestreo mediante impulsos.

Propiedades de la señal muestreada. Teorema del muestreo.

Reconstrucción. Reconstrucción mediante retenedores.



Tema 6 Sistemas Muestreados

La función de transferencia pulso.

Función de transferencia de la señal muestreada mediante impulsos.

Función de transferencia z de Sistemas en lazo abierto y en lazo cerrado.

Función de transferencia en z de un sistema de control por computador.



ANÁLISIS DE SISTEMAS EN TIEMPO DISCRETO



Tema 7 Relación entre el plano s y el plano z

Transformación del plano s al z.

Lugares de amortiguación constante y frecuencia natural constante.



Tema 8 Estabilidad

Análisis de Estabilidad.

Criterio de Jury.

Efecto del periodo de muestreo en la estabilidad del sistema



Tema 9 Análisis Dinámico.

Sistemas de Primero orden y de 2º orden.



Tema 10 Precisión

Análisis en Régimen Permanente.

Precisión. Error estacionario.

Efectos de las perturbaciones.



DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL EN TIEMPO DISCRETO



Tema 11 Discretización de Reguladores Continuos

Métodos de discretización por integración numérica.

Discretización del controlador PID.



Tema 12 Diseño de Reguladores en el plano z

Método del Lugar de las Raíces

Métodos de asignación de polos dominantes.



Tema 13 Controladores PID



Tema 14 Métodos De Respuesta En Frecuencia

Diseño de Reguladores en el plano z: Método de Respuesta en Frecuencia.

Diagrama de Bode.

Diseño de compensadores.



Tema 15 Métodos de Síntesis Directa

Controladores por asignación de polos.

Controladores por cancelación. Controladores de tiempo mínimo y Controladores de tiempo finito.

Controlador de Kalman y Controlador Dahlin







TEMARIO DE LABORATORIO y SEMINARIO



1- Herramientas de análisis y simulación: Matlab y Simulink

2- Señales y Sistemas discretos: métodos computacionales

3- Diseño en el lugar de las raíces: Sisotool

4- Efecto del periodo de muestreo

5- Control PID: continuo y discreto.

6- Sistema de control de un servomotor: Monitorización y Caracterización. Diseño de sistema de control. Control directo del servomotor.

7- Diseño de controladores discretos.

8- Presentaciones: Diseño de controladores discretos y Tendencias del Control por Computador.

El contenido teórico se expondrá en clases presenciales de teoría basadas en materiales y textos de referencia.

Estos materiales y textos están accesibles al alumnado a través la plataforma eGela http://egela.ehu.es, y en la biblioteca de la Escuela.



El alumnado dispondrá a través de eGela de:

1) los documentos relacionados con los contenidos de la asignatura (presentaciones, enunciados y respuestas de problemas, y enlaces de interés en Internet)



2) Enunciados y Tareas de las sesiones de prácticas de Laboratorio y Seminario.



Los conceptos teóricos presentados serán aplicados a la resolución de problemas prácticos. Éstos se trabajarán en los seminarios donde el alumnado se encuentra en grupo reducido con el profesor para resolver problemas, facilitando el análisis colectivo de dichos problemas. Para estas sesiones el alumnado trabajará inicialmente de forma individual y posteriormente en parejas, utilizando la documentación relativa a los enunciados y respuestas de problemas.



En las clases de laboratorio, el alumnado realizará prácticas de control utilizando métodos computacionales ofrecidos por herramientas software como Matlab y Simulink (entorno de lenguaje de alto nivel y entorno interactivo). Con ello complementará y reforzará los conceptos y técnicas de control descritas en las clases de teoría. Para estas sesiones el alumnado trabajará en pareja con otro compañero del curso, y utilizarán un ordenador, internet, y las maquetas del servomotor. La documentación para estas sesiones (Enunciados y Tareas de las sesiones de prácticas de Laboratorio) está disponible en eGela.

CONVOCATORIA ORDINARIA

La evaluación de esta asignatura es continua, siendo un 70% asociada con un único examen final y un 30% asociada al trabajo a realizar por el alumnado durante el curso en las sesiones de laboratorio y seminario.



La correspondencia entre las herramientas de evaluación y los tipos de evaluación son:



- Prueba Escrita Final (70%): Se realizará en la fecha oficial fijada por el centro para la prueba asociada a la convocatoria ordinaria. Evaluará los conocimientos teóricos y prácticos tratados a lo largo de toda la asignatura mediante diferentes tipos de preguntas (test, respuestas abiertas y problemas).



- Evaluación continua de laboratorios y seminarios a lo largo del curso (30%): Se trabaja durante las sesiones de laboratorio y seminario distribuidas a lo largo de las semanas lectivas. Para su evaluación se tendrá en cuenta la calidad de los resultados y el portafolio de las memorias de las prácticas y seminarios.



Para aprobar la asignatura en la convocatoria ordinaria se debe alcanzar una puntuación total igual o superior a 5 puntos mediante los instrumentos indicados, siendo obligatorio obtener un 50% en la prueba escrita final y un 50% en la evaluación continua de laboratorios y seminarios del curso. En caso de no alcanzarlo, la nota que figurará en el acta será la nota obtenida en la prueba cuyo mínimo no haya sido superado (sobre 10).



- Renuncia a la evaluación continua en la convocatoria ordinaria



Tal como se refleja en la Normativa de gestión para las enseñanzas de grado y de primer y segundo ciclo), el alumnado tendrá derecho a renunciar al sistema de evaluación continua. Esta renuncia se ha de realizar formalizando el escrito renuncia_evaluacion_continua.pdf y la entrega del mismo en la Secretaría del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática en un plazo máximo de 9 semanas a contar desde el inicio del curso, teniendo en cuenta el calendario académico del centro.



Aquellos alumnos o alumnas que renuncien a la evaluación continua deberán acreditar la consecución de conocimientos y competencias a través de una prueba escrita (70% de la nota final) y una prueba complementaria (30% de la nota final).



La prueba complementaria podrá ser escrita y/o realizarla en el laboratorio y versará acerca de los problemas y conceptos trabajados durante las sesiones de Laboratorio y/o Seminario.



Esta estructura se mantendrá tanto en la convocatoria ordinaria como extraordinaria.



RENUNCIA A LA CONVOCATORIA



Al renunciar a una convocatoria, al nota que figurará en el acta será la de no presentado/a. Será suficiente con no acudir a la prueba escrita en la hora y fecha oficial establecida por la escuela para esa prueba.

La documentación correspondiente a las transparencias de apoyo a la teoría, seminarios y laboratorio se encuentra en el aula virtual de la asignatura.

En el laboratorio se dotará al alumnado del material informático (software) y Hw necesario para la elaboración de los diferentes trabajos:
- Matlab/Simulink
- Maqueta de servomotor

Bibliografía básica

Sistemas de Control en Tiempo Discreto. Katsuhiko Ogata. Prentice Hall, 2ª Ed 1996.

Sistemas de Control Digital. Benjamin C. Kuo. ED CECSA.

Sistema de Control continuos y discretos. John Dorsey. McGraw Hill 2005.

Diseño Algebraico de Controladores Discretos. Berbabeu Soler and Martínez Iranzo. Ed, UPC.

Bibliografía de profundización

Digital Control Systems. Paraskevopoulos P.N. ED Prentice Hall.
Digital Control Systems. Analysis and Design. Nagle, Philips. ED Prentice Hall.
Microcontroller Based Applied Digital Control. Ibrahim Dogan. ED Wiley.
Digital Control of Dynamic Systems. Franklin, Powell and Workman. Addison Wesley.
Digital Control K.M.Moudgalya. Wiley 2007.
Discrete-Time Control Problems. J.H.Chow et ad. Thomson 2003.
Digital Control Engineering. M. Sam Fadali. Academic Press, 2009.

Revistas

Control Engineering Practice. A Journal of IFAC, the International Federation of Automatic Control.
Automática e Instrumentación. Editorial: Grupo TecniPublicaciones.
Revista Iberoamericana de Informática Industrial.