temario control clásico

7/25/2019 Temario Control Clsico

1/10

INSTITUTO POLITCNICO N CION L

SECRETARAACADMICA

DIRECCiN

DE

EDUCACiN

SUPERIOR

PROGRAMA SINTTICO

UNIDADACADMICA: UNIDADPROFESIONALINTERDISCIPLlNARIA

EN

INGENIERAYTECNOLOGAS

AVANZADAS.

PROGRAMA IngenieraMecatrnica.

ACADMICO:

UNIDADDEA P R E N D I Z A J E : ~ . . . . ; ; ; C ; ; , ; ; o ; , ; ; n t , : ; ; . ; r o , , I , , ; ; ; C ; , ; , , ; l ; ; , l ; s ; ; , ; ; i c ~ o L NIVEL: 111.

PROPOSITOGENERAL:

Diseacontroladores analgicos detipoproporcional, integral, derivativo ycompensadorcon baseen la tcnica

dellugargeomtricodelasracesyeldiagrama eBode.

CONTENIDOS:

1.

Conceptos

e

un

sistemadecontrol,Estabilidadylinealizacindesistemasdinmicos.

11. AnlisisdelarespuestatemporalyControlPID.

111.

El

lugargeomtricodelasracesyDiagramadeBode

IV. Compensadores

ORIENTACiNDIDCTICA:

Seutilizarlaestrategiadeenseanza-aprendizajePOL(aprendizajeorientadoaproyectos).El facilitadoraplicar

los mtodosdeenseanza-aprendizajeheurstico,deductivo,inductivoysinttico.Lastcnicasqueauxiliarnala

estrategiaseleccionadasern las siguientes: Desarrollodelproyecto, Organizadoresgrficos, Discusinguiada,

Solucindeproblemas, Programasdecmputo, Exposiciones, Tareasdeinvestigacin,Desarrollode prcticasy

susreportes.

EVALUACiNYACREDITACiN:

La presente Unidad de Aprendizaje se evaluar a partir del esquema de portafolio de evidencias, el cual se

conformade:evaluacindiagnstica,evaluacinformativa,sumativayrbricasdeautoevaluacin,coevaluaciny

heteroevaluacin.

Estaunidaddeaprendizajetambinse puedeacreditarmediante:

Evaluacin de saberes previamente adquiridos, con base en los lineamientos establecidos por la

Academia.

Acreditacin en otra Unidad Acadmica del IPN u otra institucin educativa externa

al

Instituto

Nacionalinternacionalprevioconvenioestablecido.

BIBLIOGRAFA:

1.

Dorf

R.

C., BishopR.(2005),SistemasdeControlModerno(10Edicin),Mxico:Pearson. ISBN:84-205-4401

2.

FranklinG. F., PowellJ D. Emami-NaeiniA.,Feedback(1994),ControlofDynamicSystems.(3Edicin),

Addison-Wesley.ISBN:0-201-53487-8

3. KuoB. C.(1997),SistemasdeControlAutomtico(7Edicin),Mxico:Prentice-Hall.ISBN:97-896-888-0723-1

4.OgataK.(1998), IngenieradeControlModerna{3 Edicin),Mxico:Prentice-Hall. ISBN:0-13-227307-1

5. CoughlinR.,FrederickF.(1999),AmplificadoresOperacionalesyCircuitosIntegradosLineales(5Edicin),

MxicoPearson.ISBN9-70-170267-0*


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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

SECRETARA ACADMICA

DIRECCiN DE EDUCACiN SUPERIOR

UNIDAD PROFESIONAL

EN

INGENIERA Y

S

AVANZADAS.

Ingeniera Mecatrnica.

En Manufactura,

En

Presencial

UNIDAD DE APRENDIZA IE:

Control Clsico.

TIPO

DE

UNIDAD

DE

APRENDIZAJE:

Terico/prctica, Obligatorio

VIGENCIA: Agosto

2011

NIVEL:

CRDITOS: 7.5 Tepic) 4.35 SATCA)

INTENCION EDUCATIVA

el perfil de egreso del Ingeniero Mecatrnico, as como desarrolla

el

diseo e implementacin a los sistemas

a travs de las siguientes competencias: Planificacin y organizacin, transferencia de conocimientos y

en equipo, manejo de diversas fuentes. Adems, fomenta

el

pensamiento analtico para la solucin de problemas afines

al

unidad de aprendizaje precedente es: Seales y Sistemas. La consecuente es: Modelado y Simulacin de Sistemas

PROPSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

en

la tcnica del

TIEMPOS ASIGNADOS

3.0

1 5

54.0

81 0

DE APRENDIZAJE

POR: La Academia de

Subdireccin

AUTORIZADO POR:

Comisin de Programas

Acadmicos del Consejo

General Consultivo del I


3/10

I


SECRETARA ACADMICA

J


APRENDIZAJE:

ControlClsico

HOJA: 3 DE 10

N

o

UNIDAD TEM TICA:I NOMBRE:

Conceptosde

un

sistemade control, Estabilidad ylinealizacinde

sistemasdinmicos.

- - : : . : . . . . : . = - = - : - - - = - - = - = - - - - - - - - - - - - - ~ = _ _ _ c : _ = _ _ = _ = ~ ~ _ : : _ = _ = = c : _ c _ = _ : : _ : c _ - - - - - - - - - - - - -

1

UNIDAD DE COMPETENCIA

Analizalaestabilidaddesistemasdecontrollnealesylinealizadosenelpuntodeequilibrioconbaseenelcriterio

3e

Ruth-Hurwitzyen

el

sentido9.1.9O

I HORAS D HORAS TAA

Actividades Actividades de CLAVE

No. CONTENIDOS de docencia Aprendizaje BIBLIOGRF

Autnomo ICA

T P T P

1.1

Conceptos.

0 5

1.0 1.0 1.0

18,28,48

1.1.1 Definicindelconceptodesistemadecontrol

automtico.

1.1.2

Tiposdesistemasdecontrol:lazoabierto, lazo

cerradoyretroalimentacin.

1.2

1.2.2

1.2.3

1.2.4

1.2.5

1.3

1.3.1

1.3.2

1.4

1.4.1

1.4.2

1.4.3

1.5

1.5.1

1.5.2

1.5.3

1

5

. .4

Esquemadelsistemadecontrol.

Conceptosdediagramasdebloques.

Diagramabsicodeunsistemadecontrolen

lazocerrado.

Objetivosbsicosdeunsistemadecontrol.

Definicindesealesyelementosenunsistema

decontrol

en

lazocerrado.

Ejemplosdesistemasdecontroldelazo

cerrado.

Definicinensentido8180.

Conceptos.

Relacin de los polos de una funcin de

transferenciaylaestabilidad.

Arreglo y criterio de Ruth - Hurwitz para

determinarlaestabilidad.

ArreglodeRuthysuscasosparticulares.

CriteriodeestabilidaddeRuth- Hurwitz.

Obtencin de ganancias tal que los sistemas

seanestables.

Linealizacin.

Definicindelinealidaddeunsistema.

Linealizacin de funciones alrededor de un

punto

de operacin mediante su expansin en

seriedeTaylor.

Obtencinde funcionesde transferenciade los

sistemaslinealizados.

Determinacindelaestabilidaddelospuntosde

equilibrio.

1.0

5 1.0 0 5

0 5 0.5 2.0

0.5

0.5 0.5

2.0 0 5

1.0 1.0 0.5

Subtotales:

2.0 4.0

7.0

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Encuadredelcursoyformacindeequiposdetrabajo.

La

presenteunidadseabordarapartirdelaestrategiadeaprendizajeorientadoaproyectos,

el

facilitadoraplicar

losmtodosdeductivoeinductivo,loquepermitirlaconsolidacindelassiguientestcnicasdeaprendizaje:

Desarrollodelproyecto, Solucindeproblemas,Tareasdeinvestigacin,Desarrollodelasprcticas 1y2 consus

respectivosreportes.

EvaluacinDiagnstico

Portafoliodeevidencias:

Problemasresueltos

Reporte

inves

cin

Reportesdepr as

Evaluacinescrita

Propuestadel proyecto

Autoevaluacin(con rbrica)

Coevaluacin(conrbrica)

EVALUACiN DE LOS APRENDIZA IES

15%

20%

15

0

/0

30%

10%

5%

5

3.0


4/10


SECRETARA ACADMICA

DIRECCiN DE

EDUCACiN SUPERIOR

UNIDAD

DE APRENDIZAJE:

Control Clsico

HOJA: 4 DE

10

I

UNIDAD TEMTICA:

_

NOMBRE:

Anlisis de la respuesta temporal

y

Cgntrol

P I D ~

,

, '

UNIDAD

DE COMPETENICIA

I Aplica los mtodos de sintonizacin de los controladores tipo P, PI,

PO

Y PID con base en las tcnicas de 1

Zie ler-Nichols.

HORAS

AD

No. CONTENIDOS

Actividades

de docencia

T

2.1

! Entradas de prueba. 0.5

2.1.1 , Los polos

y

el

tipo de respuesta en

el

tiempo.

2.1.2 Definicin

de

las frecuencias natural

y

amortiguada

y

del factor de

amortiguamiento.

2.1.3

Definicin del concepto de polos

dominantes.

2.2 Anlisis de la respuesta transitoria. 0.5

2.2.1

Sistemas de primer orden y la constante de

tiempo.

2.2.2 Sistemas de segundo orden y parmetros de

especificacin.

2.3 Anlisis del estado estacionario. 0.5

2.3.1

Definicin del tipo de sistema.

2.3.2 Definicin del error de estado estacionario

P

0.5

0.5

0.5

HORAS TAA

Actividades de

Aprendizaje

CLAVE

I LIOGRFIC

Autnomo

T

1.5

2 0

1.5

P

1B,3B,5C

.5

0.5

para sistemas con retroalimentacin.

2.3.3

Definicin

de las

constantes

de

error.

2 4

Estructura del contr( iJlador. 0.5

0.5

2 0

0.5

2 4 1

Estructura bsica.

2 4 2

Acciones de control y sus efectos sobre el

desempeo del sistema (P, PI, PD, PID).

2.5

Reglas de sintonizacin de controladores

1 0

1.5

PID.

2.5.1

Ajuste emprico de las ganancias. Primer

2.5.2

mtodo de Ziegler Nichols (curva de

reaccin).

2.5.3 Segundo mtodo de Ziegler - Nichols

mtodo de oscilacin .

3 0

8 5

ubtotales:. 2 0


La presente unidad se abordar a partir de la estrategia de aprendizaje orientado a proyectos, el facilitador

aplicar los mtodos heurstico e inductivo,

lo

que permitir

la

consolidacin de las siguientes tcnicas de

aprendizaje: Desarrollo del proyecto, Discusin guiada, Desarrollo de las prcticas 3 y 4 con sus respectivos

I reportes.

EVALUACiN DE LOS APRENDIZAJES

Portafolio de evidencias:

Mesa redonda 30%

Reportes de prcticas

15%

Evaluacin escrita

25%

Avance del proyecto (1)

20%

Autoevaluacin (con rbrica) 5%

~ C ~ e v a l u a c i n (con rbrica)

5%


5/10


SECRETARA ACADMICA


DE APRENDIZAJE: Control Clsico HOJA: 5 DE 10

TEMTICA: UNIDAD D ~ O ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ I e O m t r i c o de las r a 9 . ~ ~ Y ~ ~ I g : i ~ i j i S l ~ ~ ~ ~ : __

Analiza las respuestas y estabilidad de los sistemas de control y su margen de fase y de ganancia con base en el

de las Races (LGR) y el diagrama de Bode

r e s p e : - c : c = t i ~ v a = m c . . c e = - n - - = t e ~ - - , - ~ = ~ ; ; ; ; : - ; ; ; ; - ; ; - ; - - - , - _ ~ ~ _

...... _ ~ j

HORAS TAA

HORAS AD Actividades de

I

No CONTENIDOS c t d i v o i c d e a n d c ~ I S a

de Aprendizaje

Autnomo

T

P

T P

CLAVE

BIBLIOGRAFICA

18 28 38

3.1

3.3

3_3.1

3.4

3.4.1

3.4.2

3.4.3

Definicin del concepto del LGR.

Reglas para la construccin del LGR.

Anlisis de sistemas de control mediante

el LGR.

Ajuste de la ganancia K tal que se logre

cierta respuesta temporal (transitoria).

Diagramas de Bode.

Diagramas de magnitud y fase.

Obtencin de los diagramas aproximados

de Bode.

Mrgenes de fase y ganancia.

Ajuste de la ganancia para lograr un

margen de fase o ganancia determinado.

1.0 4.0

1.0

1.0

.5 4.0

1.0

0.5

1.0

4.0

1.5

1.0

.5 4.0 1.5

Subtotales: 1.5

4.0

16.0 5.0


La presente unidad se abordar a partir de la estrategia de aprendizaje orientado a proyectos, el facili tador aplicar

los mtodos deductivo e inductivo, lo que permitir la consolidacin de las siguientes tcnicas de aprendizaje:

Desarrollo del proyecto, Solucin

de

problemas, Programas de cmputo, Desarrollo

de

las prcticas 5 y 6 con sus

i

res ectivos re ortes. .J

EVALUACION DE LOS APRENDIZAJES


Resolucin de problemas

15%


15%

Evaluacin escrita

20%

Avance del proyecto (2) 25

Desarrollo

de

programas

15%

Autoevaluacin (con rbrica)

5%

- - - __

goevaluacin(90n rbrica)

~

5%

= : : _ ~ ~ ~ _

_-


6/10


SECRETARA ACADMICA

DIRECCiN DE EDUCACiN

SUPERIOR

Control Clsico

HOJA: 6 DE

10

L VE

Aprendizaje

ONTENIDOS

o.

BIBLIOGRFICA

de docencia

Autnomo

!

T P T P

1.0 1.5 1C,28,38

specificaciones de diseo en el tiempo 1.0

.0

y en la frecuencia.

Isena contro a ores en sistemas

lnamlCos ISICO con ase en as ecmcas

e os compensa ores.

HORAS AD

HORAS TAA

Actividades de

Actividades

La presente unidad se abordar a partir de la estrategia de aprendizaje orientado a proyectos, el facilitador aplicar el

mtodo heurstico, lo que permitir la consolidacin de las siguientes tcnicas de aprendizaje: Desarrollo del proyecto,

Solucin de problemas, Programas de cmputo, ~ s a r r o l l o de la prctica 7 con su reporte. _

4.2 3.0 8.0 1.0iseo de compensadores. 2.0

4.2.1

Compensador de atraso de fase.

Compensador de adelanto de fase.

4.2.2

4.2.3 Compensacin de atraso - adelanto de

fase.

i

!

Subtotales: 4.5 14.0

.0 2.0


EVALUACION DE LOS APRENDIZAJES


Resolucin de problemas 15%


15%

Evaluacin escrita

15%

Reporte final del proyecto

30%

Desarrollo de programas

15%

Autoevaluacin (con rbrica)

5%

Coevaluacin (con rbrica) 5%

~ ~

i


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SECRETARA

ACADMICA


Control Clsico

HOJA: 7 DE 10

RELACiN

DE

PRCTICAS

LUGAR DE REALIZACiN

TEMTICAS

UNIDADES

DURACiN

OMBRE DE LA PRCTICA

RCTICA No.

Laboratorio de Computacin

3.0

Identificacin de seales

y

elementos

en

un sistema de control de lazo

cerrado.

I

4.0

i

nealizacin.

1.5

Respuesta temporal.

3.0

Controlador PID.

4.5

Construccin

y

anlisis del Lugar

Geomtrico de las Races.

4.5

Respuesta en frecuencia de sistemas.

IV

6.5

Diseo de compensadores.

TOTALDE

27 0

HORAS

I

EVALUACION

y

ACREDITACION

Las prcticas se consideran requisito indispensable para acreditar esta unidad de aprendizaje.

Las prcticas aportan el

15

de la calificacin de la unidad de aprendizaje, el cual est considerado dentro de la

evaluacin continua.


8/10


SECRETARAACADMICA

DIRECCiN DE EDUCACiN

SUPERIOR

ControlClsico

HOJA:

8

DE 10

PERIODO UNIDAD

PROCEDIMIENTO

DE

EVALUACION

1 I I Evaluacincontinua

70%

Evaluacinescrita 30%

2

II 111

Evaluacincontinua 80%


IV

Evaluacincontinua 85%


3

Losporcentajescon losque cadaunidadtemticacontribuyena la evaluacinfinalson:

Launidad Iaporta

el

10%delacalificacinfinal.

Launidad aporta

el

25%delacalificacinfinal.

La

unidad 111 aportael 35%delacalificacinfinal.

LaunidadIVaportael 30%dela calificacinfinal.

Estaunidaddeaprendizajetambinse puedeacreditarmediante:

Evaluacinde saberespreviamenteadquiridoscon base.en los lineamientosque

establezcala Academia.

Acreditacin

en

otra UA del IPN u otra institucin educativa externa al IPN

nacionalinternacionalprevioconvenioestablecido.


9/10


SECRETARA ACADMICA


UNIDAD DE APRENDIZAJE Control Clsico

HOJA: 9 DE 10

CLAVE

B

C

BIBLIOGRAFIA

1

2

3

4

5

X

X

X

X

X

Dorf

R.

C., Bishop R. 2005), Sistemas de Control Moderno 10 Edicin),

Mxico: Pearson. ISBN: 84-205-4401-9

Franklin G. F., Powell

J

D. Emami-Naeini A., Feedback 1994), Control of

Dynamic Systems. 3 Edicin), USA: Addison-Wesley. ISBN: 0-201

53487-8

Kuo

B.

C. 1997), Sistemas de Control Automtico 7 Edicin), Mxico:

Prentice-Hall. ISBN: 97-896-888-0723-1

Ogata

K.

1998), Ingeniera de Control Moderna 3 Edicin). Mxico:

Prentice-Hall. ISBN: 0-13-227307-1

Coughlin R., Frederick F. 1999), Amplificadores Operacionales y Circuitos

Integrados Lineales

5

Edicin), Mxico Pearson. ISBN 9-70-170267-0


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- - - - - - - - - - - - - - - - - -

INSTITUTOPOLITCNICONACIONAL

SECRETARAACADMICA

DIRECCiNDEEDUCACiNSUPERIOR

PERFILDOCENTEPORUNIDADDEAPRENDIZAJE

1. DATOSGENERALES

UNIDADACADMICA: UNIDADPROFESIONALINTERDISCIPLlNARIA N INGENIERAYTECNOLOGAS

PROGRAMA IngenieraMecatrnica

ACADMICO: NIVEL

READEFORMACiN: Institucional

ACADEMIA: Sistemas UNIDADDEAPRENDIZAJE: ControlClsico

-=-..: . . . : . . : . .-----=-=-------------

~ _

ESPECIALIDADYNIVELACADMICOREQUERIDO: LicenciaturaenIngenieraMecatrn i=ca= ,

2.

PROPOSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

Disea controladores analgicos de tipo

proporcional, integral, derivativo ycompensadorcon base en la tcnica del lugargeomtrico de las

racesyeldiagramadeBode.

3. PERFILDOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

HABILIDADES ACTITUDES

PROFESIONAL

ControlClsico.

Modeladoy

simulacinde Dos aos de experiencia

Dominiodelaasignatura.

Vocacindocente.

sistemasfsicos mnima profesional en el

El manejo de equipo de

Honestidad.

Clculo diferencial e campo de la ingeniera medicin

y

deprueba. Ejercicio de la crtica

I

Integral.

control e automatizacin,

Manejodegrupos.

constructiva.

VariableCompleja. elctrica.

Comunicacin oral y

Respeto.

lgebraLineal.

escrita.

Tolerancia.

TransformadadeLaplace.

Capacidad de anlisis

y

tica.

Ecuacionesdiferenciales.

sntesis.

Responsabilidad.

Manejo de materiales

Colaboracin.

didcticos.

Superacin docente y

Organizacin.

profesional.

Creatividad. Bue sencia.

UsodelasTIC

Co promis

insti cional.

6

M C . o ~ Coo"'" N"arra

M

en

C

Jor eFonsecaCampos

PresidentadeAcademia

Enc.delaSubdireccinAcadmica

temario control clásico

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