UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Sistemas Dinámicos Frecuencia semanal: 3 horas Horas presenciales: 48 horas Horas de trabajo extra-aula: Modalidad: presencial Período académico: semestre Unidad de aprendizaje: ( x) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: 05/01/2014 Fecha de la última actualización: 05/01/2016 Responsables del diseño: Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks, MC Daniel Librado Martínez Presentación:

Esta unidad de aprendizaje está dividida en 3 unidades temáticas. En la primera unidad temática se cubren los elementos fundamentales de los sistemas dinámicos con movimiento traslacionales y rotacionales. En la segunda se estudian las características transitorias de los sistemas dinámicos en el dominio del tiempo y de Laplace. Finalmente, en la tercera unidad temática se estudia la respuesta en frecuencia de los sistemas dinámicos utilizando diagramas de Bode. Propósito:

Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad que el estudiante desarrolle competencias que contribuyen al perfil del ingeniero en

aeronáutica. Además permite fundamentar los requerimientos previos para las unidades de aprendizaje posteriores de Dinámica de Vuelo y Dinámica Estructural.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

• Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y

expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. • Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones

pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

• Generar modelos en lenguaje matemático que describan el comportamiento de un sistema, fenómeno o proceso, mediante el planteamiento de hipótesis, que le permita validarlos por métodos analíticos o herramientas computacionales.

Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de aprendizaje, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del aprendizaje, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de aprendizaje, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de aprendizaje

Competencias de la Unidad de

AprendizajeInstrumentales

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de

acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un

enfoque ecuménico.

Unidad temática 1

Solución de problemas de sistemas dinámicos

traslacionales.

Solución de problemas de sistemas dinámicos

rotacionales..

Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar

fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes

en su ámbito de influencia con responsabilidad social.

Unidad temática 2 Solución de problemas de obtención de funciones de transferencia.

Unidad temática 1: Sistemas traslacionales y rotacionales simples. Competencias particulares: Utiliza las leyes de Newton de la mecánica clásica para describir, analizar y resolver problemas de sistemas dinámicos traslacionales y rotacionales conformados por masas, resortes y amortiguadores en aplicaciones simples de ingeniería aeronáutica.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

*Describir y analizar sistemas dinámicos traslacionales simples. *Describir y analizar sistemas dinámicos rotacionales simples.

*Solución de problemas de sistemas dinámicos traslacionales. *Solución de problemas de sistemas dinámicos rotacionales.

*Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma.

*Estudiar dentro y fuera del aula las leyes de la mecánica clásica que describen el comportamiento de los sistemas traslacionales mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería aeronáutica. *Estudiar dentro y fuera del aula las leyes de la mecánica clásica que describen el comportamiento de los sistemas rotacionales mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería aeronáutica.

* Movimiento rectilíneo simple de una partícula. * Equilibrio dinámico de fuerzas de una partícula. * Dinámica de un cuerpo rígido en una dimensión. * Estudio dinámico de los elementos resorte lineal y amortiguador lineal. *Sistemas traslacionales simples conformados por masas, resortes y amortiguadores. * Movimiento rotacional simple de un cuerpo rígido en una dimensión. * Estudio dinámico de los elementos resorte rotacional, amortiguador rotacional y engranes. *Sistemas rotacionales simples conformados por masas, resortes, amortiguadores y engranes. *Sistemas híbridos traslacionales y rotacionales. *Introducción a sistemas dinámicos no lineales.

* Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

Unidad temática 2: Análisis de respuesta transitoria Competencias particulares: Utiliza las herramientas matemáticas de ecuaciones diferenciales y trasformada de Laplace para analizar y resolver problemas de sistemas dinámicos.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

*Obtener la función de transferencia de un sistema dinámico a partir de sus ecuaciones diferenciales. *Describir y analizar la respuesta transitoria de sistemas de primero, segundo y orden superior.

*Solución de problemas de obtención de funciones de transferencia. *Solución de problemas de respuesta transitoria de primero, segundo y orden superior.

*Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma.

*Estudiar dentro y fuera del aula los métodos y procedimientos necesarios para la obtención de funciones de trasferencia a partir de ecuaciones diferenciales. *Estudiar dentro y fuera del aula los métodos y procedimientos necesarios para la obtención de la respuesta transitoria sistemas de primero, segundo y orden superior. *Estudiar dentro y fuera del aula las características principales y la interpretación de la respuesta transitoria de sistemas primero, segundo y orden superior.

* Transformada de Laplace de sistemas lineales. *Entradas y salidas de un sistema dinámico. *Obtención de la función de transferencia. *Sistemas de primer orden. *Sistemas de segundo orden. *Sistemas de orden superior. *Características principales de la respuesta transitoria: tiempo de respuesta, tiempo de establecimiento, sobretiro, frecuencia de oscilación, ganancia, etc

* Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

Unidad temática 3: Respuesta en frecuencia Competencias particulares: Utiliza las herramientas de análisis en el dominio de la frecuencia para describir el comportamiento de sistemas dinámicos.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

*Elaborar e interpretar el diagrama de Bode de sistemas lineales.

*Solución de problemas de trazado de diagramas de Bode.

*Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma.

*Estudiar dentro y fuera del aula los métodos y procedimientos necesarios para el trazado de los diagramas de Bode de sistemas lineales. *Estudiar dentro y fuera del aula la interpretación de la respuesta en el dominio de la frecuencia de un sistema dinámico para aplicaciones de aeronáutica.

* Trazado de diagramas de Bode. * Principales características de la respuesta en el dominio de la frecuencia: picos de resonancia, frecuencia de corte, etc. * Interpretación de los diagramas de Bode para diferentes aplicaciones.

* Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Ponderación Examen de medio término 25% Examen final 25% Examen rápido 10% Examen rápido 10% Producto integrador (4.0: simulación) 15% Tareas (cinemática, modelado, respuesta transitoria, frecuencial) 15% Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje:

Al finalizar la unidad de aprendizaje el alumno entregará en equipos que designe el profesor un proyecto, el cual constará de los siguientes elementos:

• Prototipo de un mecanismo con dinámicas traslacionales y rotacionales de al menos dos grados de libertad • Un reporte que incluya:

o Proceso de modelado del comportamiento dinámico del mecanismo en ecuaciones diferenciales o Obtención de la función de transferencia del mecanismo. o Análisis de la respuesta transitoria del mecanismo. o Análisis de la respuesta en el dominio de la frecuencia del mecanismo o Comparación entre las características dinámicas observables del prototipo y las obtenidas de manera teórica

Fuentes de apoyo y consulta:

& Libro: DYNAMIC MODELING AND CONTROL OF ENGINEERING SYSTEMS Autor: Bohdan T. Kulakowski

Editorial: Cambridge University Press

& Libro: DYNAMIC SYSTEMS: MODELING AND ANALYSIS Autor: Hung V. Vu Editorial: Mc-Graw-Hill

& Libro: DINAMICA DE SISTEMAS Y CONTROL Autor: Eronini-Umez-Eronini

Editorial: Thomson Learning

o Tema: Base de datos del “Institute of Electrical and Electronics Engineers” (IEEE) Liga: ieeexplore.org

Fecha última revisión: 5/5/2014

& Revista: Journal of Guidance, Control, and Dynamics Año: 2007

# de revista: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics Mes: Enero

Nombre del artículo: Review of Flight Dynamics Autor: John Valasek

Perfil del docente: Grado mínimo de Maestría con especialidad en: Aeronáutica, mecánica, electrónica o control. Ficha bibliográfica del profesor: El Dr. Amézquita actualmente labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Electrónica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El Dr. Amézquita cuenta con el título de Doctorado Ciencias de la Ingeniería con una especialización en Sistemas Autónomos otorgado por el 2010 por el Tecnológico de Monterrey. También tiene los grados de Maestro en Ciencias de la Ingeniería con especialización en Automatización y Control y de Ingeniería en Sistemas Electrónicos otorgados por la misma institución. La actividad principal del Dr. Amezquita es la investigación y la docencia en las áreas de dinámica de vuelo y sistemas dinámicos.