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Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional
San Francisco
Ingeniería en Sistemas de Información
Teoría de Control
PLANIFICACIÓN CICLO LECTIVO 2016
Ingeniería en Sistemas de Información Teoría de Control
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ÍNDICE
ÍNDICE .............................................................................................................................................. 2
PROFESIONAL DOCENTE A CARGO ........................................................................................ 3
UBICACIÓN ...................................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 5
ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS .......................................................................................... 6
PROGRAMA ANALÍTICO ........................................................................................................... 10
CRITERIOS DE EVALUACIÓN .................................................................................................. 11 EVALUACIÓN: ................................................................................................................................ 11 AUTOEVALUACIÓN: ....................................................................................................................... 11
PLAN DE TRABAJO ..................................................................................................................... 12
METODOLOGÍA ........................................................................................................................... 14
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 15 BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA: ........................................................................................... 15 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: ................................................................................. 15
ARTICULACIÓN ........................................................................................................................... 17 ARTICULACIÓN CON EL ÁREA: ...................................................................................................... 17 ARTICULACIÓN CON EL NIVEL: ..................................................................................................... 19 TEMAS RELACIONADOS CON MATERIAS DEL NIVEL: ...................................................................... 20 ARTICULACIÓN CON LAS CORRELATIVAS: ..................................................................................... 21 TEMAS RELACIONADOS CON LAS CORRELATIVAS: ......................................................................... 22
ORIENTACIÓN .............................................................................................................................. 23 DEL ÁREA: .................................................................................................................................... 23 DE LA ASIGNATURA: ..................................................................................................................... 23
Ingeniería en Sistemas de Información Teoría de Control
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PROFESIONAL DOCENTE A CARGO
Docente Categoría Título Profesional Yuan, Rebeca
Adjunto
Ing. En Sistemas de Información Especialista en Ing. Gerencial
Oberto, Darío
JTP
Ing. En Sistemas de Información Especialista en Ing. Gerencial
Ingeniería en Sistemas de Información Teoría de Control
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UBICACIÓN
Dentro del contexto curricular prescripto se ubica en:
Carrera: Ingeniería en Sistemas de Información Plan: 2008 Área: Modelos Nivel: 4º Nivel
Carga Horaria Semanal: 6 horas Régimen: Cuatrimestral
Distribución horaria
Formación
Total de
horas
Teórica Práctica
Teoría Práctica Laboratorio Formación
experimental
Resolución de
problemas de
Ingeniería
Proyecto y
diseño
Práctica profesional supervisada
25 25 18 - 28 - - 96
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OBJETIVOS
Objetivo del Área
Formar en el conocimiento de las herramientas de matemática aplicada y modelos físicos y lógicos, desarrollando criterios de selección de los mismos en función de los requerimientos particulares del desarrollo de los sistemas de información y tecnologías asociadas.
Objetivo General
Comprender los principios fundamentales de la Teoría de Control, profundizando en la concepción dinámica de los procesos de tiempo real, su modelación y análisis, logrando establecer en el estudiante el conocimiento necesario para una nueva opción de desarrollo profesional.
Objetivos específicos
Comprender la Teoría de Control Automático. Establecer las causas de los comportamientos de los distintos sistemas
de control. Aplicar las herramientas analíticas, gráficas, y de simulación de la
Teoría de Control Automático. Simular el diseño de sistemas de control y su implementación. Emprender líneas de investigación. Modelar sistemas lineales, y en fase de síntesis. Identificar el tipo de control a emplear en el modelado en base a
especificaciones deseadas de comportamiento dinámico y en régimen permanente.
Aplicar criterios de optimización. Diseñar un algoritmo computacional que lo ejecute.
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ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS
Eje Temático Nº 1: Introducción a Sistemas de Control Contenidos Conceptuales:
Definiciones de Sistemas de Control Automático
Ejemplos de Sistemas de Control
Resolución de Ecuaciones Diferenciales Lineales
Diagrama de Bloques
Función de Transferencia
Diagrama de Flujo de señales
Variables de Estado
Introducción a Matlab y Simulink
Contenidos Procedimentales:
Resolución de Ecuaciones Diferenciales con transformada de Laplace.
Resolución de Sistemas de Bloques
Aplicación de fórmula de ganancia de flujo de señales
Interpretación de modelos de estado.
Aplicación de Matlab y Simulink.
Contenidos Actitudinales:
Valoración de intercambio de ideas como fuente de aprendizaje
Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido Fomentar el lenguaje claro y técnico. Puntualidad y responsabilidad en la presentación de trabajos
prácticos
Eje Temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos Contenidos Conceptuales:
Respuesta temporal.
Sistemas frente a distintas perturbaciones
Linealización de Modelos matemáticos no lineales.
Función respuesta impulsiva.
Sistemas de Primer Orden
Sistemas de Segundo Orden
Sistemas de Orden Superior
Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.
Contenidos Procedimentales:
Construcción de modelos de sistemas físicos
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Linealización de modelos
Identificación de sistemas dinámicos
Análisis de respuestas temporales
Caracterización de las respuestas según ceros y polos
Contenidos Actitudinales:
Capacidad de trabajo en equipo
Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido.
Exposición de los trabajos realizados en el aula.
Eje Temático Nº 3: Acciones básicas de control Contenidos Conceptuales:
Introducción. Acciones básicas de control
Modelado de sistemas de control
Efecto de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema.
Análisis de Error en estado estacionario.
Análisis de las respuestas de los sistemas realimentados utilizando Matlab
Introducción a la optimización de los sistemas.
Sistemas de Lazo Cerrado y de Lazo Abierto.
Ajustes de las acciones de control
Contenidos Procedimentales:
Identificación de acciones de control
Calibración de acciones de control
Aplicación de criterios de ajuste de controladores.
Caracterización de acciones de control de lazo cerrado
Contenidos Actitudinales:
Respeto por el pensamiento ajeno
Capacidad para formular y control sistemas.
Compromiso ético y con la calidad
Eje Temático Nº 4: Lugar de raíces Contenidos Conceptuales:
Diagrama de Lugar de raíces
Reglas para la construcción del lugar de raíz
Análisis del Lugar de Raíz del Sistema de Control
Régimen Transitorio
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Estabilidad absoluta y relativa
Lugar de raíces usando Matlab
Criterio de estabilidad de Routh.
Contenidos Procedimentales:
Construcción del diagrama
Interpretación del diagrama
Aplicación del criterio de Routh
Análisis de Estabilidad
Análisis de la respuesta temporal.
Contenidos Actitudinales:
Valoración de intercambio de ideas como fuente de aprendizaje
Sentido crítico y reflexivo sobre lo producido.
Puntualidad y responsabilidad en la presentación de tareas.
Eje Temático Nº 5: Respuesta en frecuencia Contenidos Conceptuales:
Introducción
Diagramas Polares
Diagramas de Bode. Criterios de Estabilidad de Nyquist
Análisis de estabilidad
Estabilidad Relativa
Márgenes de Estabilidad.
Contenidos Procedimentales:
Interpretación de los diagramas polares
Interpretación del diagrama de Bode
Aplicación de los criterios de estabilidad de Nyquist
Aplicación de márgenes de estabilidad al diseño de sistemas de control
Contenidos Actitudinales:
Capacidad de comunicación oral y escrita de los conocimientos adquiridos
Capacidad para evaluar nuevas situaciones de control
Capacidad para la toma de decisiones.
Capacidad de trabajo en equipo.
Eje Temático Nº 6: Modelado de Variables de Estado Contenidos Conceptuales:
Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estado.
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Matriz de Transferencia
Controlabilidad y Observabilidad
Formas Canónicas (algebra de Boole)
Contenidos Procedimentales:
Interpretación de modelos en espacio de estado
Aplicación e interpretación de controlabilidad de los sistemas.
Aplicación e interpretación de Observabilidad de los sistemas.
Identificación de formas canónicas
Contenidos Actitudinales:
Capacidad de comunicación oral y escrita de los conocimientos adquiridos
Capacidad para evaluar nuevas situaciones de control
Capacidad para la toma de decisiones.
Capacidad de trabajo en equipo
Eje Temático Nº 7: Sistemas de Control Discreto Contenidos Conceptuales:
Introducción.
Señales de tiempo discreto
Sistemas Muestreados
Transformada en Z
Forma de respuesta y estabilidad
Contenidos Procedimentales:
Aplicación de Transformada y Antitransformada Z
Análisis de estabilidad de sistemas discretos
Contenidos Actitudinales:
Capacidad de comunicación oral y escrita de los conocimientos adquiridos
Capacidad de trabajo en equipo.
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PROGRAMA ANALÍTICO
Eje Temático Nº 1: Introducción a Sistemas de control Unidad Nº 1: Introducción a sistemas de control Sistemas de control – Sensores – Mecatrónica – Domótica.
Unidad Nº 2: Herramientas de Control Automático Resolución de Ecuaciones diferenciales. Diagramas de Bloques Función de Transferencia. Diagrama de flujo de señales Variables de estado. Introducción a Matlab y Simulink.
Eje Temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos Unidad Nº 3: Dinámica de Sistemas Respuesta temporal. Respuesta de sistemas frente a distintas perturbaciones. Linealización de modelos matemáticos no lineales. Función de respuesta impulsiva. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Sistemas de orden superior. Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.
Eje Temático Nº 3: Acciones Básicas de Control Unidad Nº 4: Modelado de Sistemas de Control Introducción a las acciones básicas de control. Modelado de sistemas de control. Efectos de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema. Análisis de error en estado estacionario. Tipos de sistemas. Análisis de respuestas utilizando Matlab. Optimización y Ajuste de los sistemas de control.
Eje Temático Nº 4: Lugar de Raíces
Unidad Nº 5: Lugar de raíces Diagrama del lugar de raíces. Regla para la construcción del lugar de raíz. Análisis del lugar de raíz en un sistema de control. Régimen transitorio. Estabilidad absoluta y relativa Lugar de Raíz usando Matlab. Criterio de estabilidad de Routh.
Eje Temático Nº 5: Respuesta en frecuencia Unidad Nº 6: Respuesta en frecuencia Diagramas Polares. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad de Nyquist. Análisis de estabilidad. Estabilidad Relativa. Márgenes de estabilidad.
Eje Temático Nº 6: Modelado de Variables de estado Unidad Nº 7: Variables de estado Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estados. Controlabilidad y Observabilidad. Matriz de transferencia. Formas canónicas.
Eje Temático Nº 7: Sistemas de Control Discreto Unidad Nº 8: Control Discreto Señales de tiempo discreto. Sistemas Muestreados. Transformada en Z. Formas de Respuesta y Estabilidad.
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CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Evaluación: Al ser la evaluación un proceso de comprensión del camino realizado, se
tendrá en cuenta no solo el resultado sino el proceso que llevó al mismo. Es fundamental el trabajo en el aula y la iteración de los estudiantes dentro de equipos de trabajo.
Se evaluarán las entregas de trabajos prácticos como evaluaciones formativas, se realizarán de a pares y se evaluará:
Participación en clases Presentación Nivel de información y elaboración Profesionalismo (Actitud Ingenieril).
Se tomarán dos evaluaciones sumativas sin existir la posibilidad de promoción directa, se dará la oportunidad de recuperar un parcial para obtener la regularidad.
Autoevaluación: Será realizada utilizando el instrumento elaborado desde Secretaría
Académica y aprobado por Consejo Directivo.
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PLAN DE TRABAJO
Eje temático Nº 1: Introducción a Sistemas de Control
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
1 a 4
INTRODUCCIÓN A SISTEMAS DE CONTROL Definiciones de Sistemas de Control Automático. Ejemplos de Sistemas de Control. HERRAMIENTAS DE CONTROL AUTOMÁTICO: Resolución de Ecuaciones Diferenciales Lineales. Diagramas de Bloques. Función de Transferencia. Diagrama de Flujo de Señales. Variables de Estado. Introducción a MATLAB Y SIMULINK
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Estudio de Casos, Resolución de problemas
Sumativa Conceptual
- OGATA - DORF - NISE - DISTEFANO
Eje temático Nº 2: Modelado de Sistemas Dinámicos
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
5 - 7
Respuesta temporal Sistemas frente a distintas perturbaciones. Linealización de Modelos Matemáticos no lineales. Función respuesta impulsiva. Sistemas de Primer Orden. Sistemas de Segundo Orden. Sistemas de Orden Superior. Relación entre la respuesta temporal y diagrama cero polar.
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Estudio de Casos, Resolución de problemas
Formativa Conceptual - OGATA - NISE
Eje temático Nº 3: Acciones Básicas de Control
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
8-10
Introducción a las acciones básicas de control. Modelado de sistemas de control. Efectos de las acciones de control en el comportamiento dinámico del sistema. Análisis de error en estado estacionario. Tipos de sistemas. Análisis de respuestas utilizando Matlab. Optimización y Ajuste de los sistemas de control.
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos, Resolución de problemas.
Formativa Conceptual
- OGATA
- DORF - NISE - KUO
Eje temático Nº 4: Lugar de Raíces
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
11-12
Diagrama del lugar de raíces. Regla para la construcción del lugar de raíz. Análisis del lugar de raíz en un sistema de control. Régimen transitorio. Estabilidad absoluta y relativa Lugar de Raíz usando Matlab. Criterio de estabilidad de Routh
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos, Resolución de problemas.
Formativa Conceptual
- OGATA - DORF - KUO - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO
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Eje temático Nº 5: Respuesta en Frecuencia
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
13
Diagramas Polares. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad de Nyquist. Análisis de estabilidad. Estabilidad Relativa. Márgenes de estabilidad.
Dictado de clases, Resolución de problemas.
Sumativa Conceptual
- OGATA - DORF - NISE - KUO
Eje temático Nº 6: Modelado de Variables de Estado
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
14
Conceptos básicos para el análisis en el espacio de estados. Controlabilidad y Observabilidad.Matriz de transferencia. Formas canónicas. Criterio de estabilidad de Liapunov
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos.
Sumativa
Conceptual - Informativa
- OGATA - DORF - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO
Eje temático Nº 7: Sistema de Control Discreto
Semana Contenidos Metodología Evaluación Nivel de
Profundidad Bibliografía
15
Señales de tiempo discreto. Sistemas Muestreados. Transformada en Z. Formas de Respuesta y Estabilidad.
Dictado de clases, lecturas recomendadas, Interrogatorios, Debates, Estudio de Casos.
Sumativa
Conceptual - Informativa
- OGATA - DORF - ACEVEDO SANCHEZ - DISTEFANO
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METODOLOGÍA
El aprendizaje es un proceso continuo de construcción de nuevos conocimientos, y para lograr nuevas estructuras de pensamiento es necesario que el aprendizaje sea significativo, para lograr esto se conectará el contenido de Teoría de Control con el que ya se encuentra adquirido en el estudiante en sus años de estudio.
El objetivo es incorporar en el estudiante el pensamiento de control como una etapa necesaria para la implementación óptima de cualquier tipo de sistema.
Es por esto que seguiremos la siguiente metodología:
ETAPAS HERRAMIENTAS OBJETIVOS
CONSTRUCCIÓN
Dictado de Clases Lecturas comentadas Interrogatorios Debates
Introducir conceptos de control.
Conocimiento de aplicaciones, posibilidad de desarrollo profesional.
ELABORACIÓN
Dictado de Clases Interrogatorios Debates Investigación Estudio de Casos
Asentar conceptos en el estudiante, que permitan integrar conceptos, a situaciones reales.
EJERCITACIÓN
Resolución de Problemas
Integrar conceptos adquiridos en las cátedras anteriores.
Lograr a través de ejemplos comprobar los conceptos teóricos.
APLICACIÓN
Grupos de Expertos – Visita a la Empresa Computrol SRL
Comprobar que lo aprendido en clases tiene aplicación en el medio.
Cada eje temático presenta un trabajo práctico para resolver y debatir en clases. Se utilizara pizarra y proyector para el dictado de la cátedra.
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BIBLIOGRAFÍA
LISTA ALFABÉTICA DE REFERENCIAS
(Bibliográficas y No bibliográficas)
OBLIGATORIA:
DORF, Richard C. ; BISCHOP, Robert H.
Sistemas de control moderna.
10a. ed. en español, reimpresa.
Pearson Educación, 2007.
ISBN: 9788420544014.
(Al 2016: 3 ejemplar/es en Colección UTN)
NISE, Norman S. Sistemas de control para ingeniería.
1a. ed. en español.
Grupo Patria Cultural, 2006.
ISBN: 978970240254.
(Al 2016: 2 ejemplar/es en Colección UTN)
OGATA, katsuhiko.
Ingeniería de control moderna.
4a. ed. en español, reimpresa.
Pearson Educación, 2008.
ISBN: 9788420536781.
(Al 2016: 3 ejemplar/es en Colección UTN
más 1 ejemplar 3a. ed.,2003 de Prentice Hall Hispanoamericana,
más 1 ejemplar 1a. ed.,2002 en Colección UTN)
COMPLEMENTARIA:
ACEDO SÁNCHEZ, José.
Instrumentación y control avanzado de procesos.
1a. ed. en español,
Ediciones Díaz de Santos, 2006.
ISBN: 9788479787547.
(Al 2016: 2 ejemplar/es en Colección UTN)
DISTEFANO, Joseph J. ; STUBBERUD, Allen R. ; WILLIAMS, Ivan J.
Retroalimentación y sistemas de control.
2a. ed., en español.
McGraw-Hill, 1995.
ISBN: -9586001016.
(Al 2016: 1 ejemplar/es en Colección UTN
más 1 ejemplar de 1a. ed., 1979 en Colección UTN)
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HERNÁNDEZ GAVIÑO, Ricardo.
Introducción a los sistemas de control: conceptos, aplicaciones y
simulación con matlab.
1a. ed. en español.
Pearson Educación, 2010.
ISBN: 9786074428421.
(Al 2016: 1 ejemplar/es en Colección UTN)
KUO, Benjamín C.
Sistemas de control digital.
1a. ed. en español.
Grupo Patria Cultural, 2006.
ISBN: 9789682612923.
(Al 2016: 2 ejemplar/es en Colección UTN)
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ARTICULACIÓN
Articulación con el Área:
Asignatura Carga Horaria Porcentaje TEORIA DE CONTROL 128 23.53% INVESTIGACIÓN OPERATIVA 160 29.41% SIMULACION 160 29.41% MATEMATICA SUPERIOR 96 17.65%
Articulación Horizontal
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Temas relacionados con materias del área:
SIMULACIÒN Tema relacionado Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación
Puntos de control estadísticos. Resolución de Ecuaciones Diferenciales Dinámica de sistemas Simulink
MATEMATICA SUPERIOR Tema relacionado Números Complejos, ecuaciones diferenciales Transformada de Laplace Transformada en Z
Resolución de ecuaciones diferenciales lineales Estabilidad Absoluta y Relativa
FISICA II Tema relacionado Tipos de Sistemas
Resolución de Sistemas
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Articulación con el Nivel:
Asignatura Carga Horaria Porcentaje TEORIA DE CONTROL 128 13.33% INVESTIGACION OPERATIVA 160 16.67% SIMULACION 160 16.67% SISTEMAS DE GESTIÓN I 128 13.33 % ADMINISTRACION DE RECURSOS 192 20% ELECTIVA 128 13.33% LEGISLACION 64 6.67%
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Temas relacionados con materias del nivel: SIMULACIÒN Tema relacionado
Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación
Puntos de control estadísticos. Resolución de Ecuaciones Diferenciales Dinámica de sistemas Simulink
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Articulación con las correlativas:
Asignatura Para cursar Para rendir
Cursada Aprobada Aprobada
Teoría de Control
Química Matemática Superior
Análisis Matemático II Física II
Química Matemática Superior
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Temas relacionados con las correlativas:
MATEMATICA SUPERIOR Tema relacionado Numeros complejos, funciones de variables complejas – Transformada de Laplace Transformada en Z
Resolución de ecuaciones diferenciales Transformada de Laplace Transformada en Z
FISICA II Tema relacionado Tipos de Sistemas
Resolución de Sistemas
QUIMICA Tema relacionado Tipos de Sistemas
Resolución de Sistemas
SIMULACIÒN Tema relacionado
Estadística Ecuaciones Diferenciales Dinámica de Sistemas SW de Simulación
Puntos de control estadísticos. Resolución de Ecuaciones Diferenciales Dinámica de sistemas Simulink
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ORIENTACIÓN
Del Área: El área modelos busca formar al estudiante en el conocimiento de la
matemática aplicada al desarrollo de distintos tipos de sistemas. Estableciendo modelos matemáticos, físicos y lógicos que sirvan para la optimización de cualquier proceso y que pueda ser utilizado.
De la Asignatura: Teoría de Control busca establecer en el estudiante de sistemas otra vista en
el proceso de implementación y prueba de sistemas, permitiendo introducir herramientas de control para el testeo de los mismos.
Brindar los criterios que permitan predecir el comportamiento dinámico de un sistema de control de lazo cerrado. Facilitar las herramientas básicas para el tratamiento de señales.
Conocimiento de productos comerciales existentes en el área, sus presentaciones y su evolución prevista.