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ELC-33103: TEORÍA DE CONTROL I
 En esta sección se presenta el contenido del curso para estudiantes no graduados en Ingeniería Eléctrica por Francisco González-Longatt.

descripción

Descripción del Curso y objetivos de aprendizaje
ELC-33103, Teoría de Control I es un curso para estudiantes no graduados en Ingeniería  Eléctrica. El principal objetivo de este curso es desarrollar capacidades y destrezas para aplicar la modelación de sistemas y métodos elementales para el análisis de estabilidad. este curso provee una introducción al análisis y diseño de sistemas de control para una variedad de aplicaciones. Este provee las bases para un entendimiento intuitivo de como los sistemas de control modifica el desempeño de sistemas físicos, haciendo que estos respondan con una velocidad adecuada, mas precisamente, etc. El curso provee las herramientas cuantitativas para lograr un nivel especificado de mejora en el desempeño del sistema.

 

Objetivos

Objetivos del curso
Brindar una introducción a los principios, conceptos y técnicas fundamentales necesarias para el análisis y diseño práctico de sistemas de control por realimentación. Se enfatiza el tratamiento de sistemas lineales de una entrada y una salida, para los que se presentan las herramientas clásicas de análisis (por ejemplo, lugar de geométrico de las raíces, diagrama de Nyquist, diagramas de Bode), y métodos de diseño de controladores clásicos (proporcional integral, proporcional-integral-derivativo), y modernos (parametrización afín). Una vez aprobada la asignatura, los estudiantes deberán ser capaces de:

  • Analizar y diseñar sistemas lineales de control para plantas de una entrada y una salida.
  • Usar software moderno de análisis y diseño en resolución de problemas de diseño de control (Matwork® Matlab®-Simulink® u Octave®).
 
contenido

  contenido general del curso
Introducción a los Sistemas de Control.

Sistemas y Modelos Matemáticos. Clasificación de los sistemas. Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado. Función de transferencia. Modelos matemáticos de sistemas. Diagramas de bloques: Reducción. Diagramas de flujo. Respuesta impulsiva de los sistemas lineales.

Técnicas para el Análisis de Sistemas de Control. Señales de prueba. Características de funcionamiento en el dominio del tiempo.

Análisis Temporal de Sistemas de Control. Respuesta transitoria de sistemas de control.

Análisis Frecuencial de Sistemas de Control. Definición de BEL. Diagramas logarítmicos. Diagrama de Bode. Especificaciones de dominio frecuencial: Margen de fase y de ganancia.

Análisis de la Ubicación de Polos y Ceros. Ubicación de ceros y polos en el plano S. Respuesta temporal y frecuencia basada en la ubicación de polos y ceros en el plano S. Estabilidad de Sistemas de Control. Definición de Estabilidad Absoluta y Relativa. Criterio de Routh-Hurwitz para el análisis de estabilidad. Criterio de estabilidad de Nyquist.

Método del Lugar Geométrico de las Raíces. Estabilidad relativa y límites de estabilidad.

Contenido Programático del Curso  (13 kB)

 
planificación

PLANIFICACIÓN DEL CURSO
A continuación se presenta el cronograma de actividades prevista en el tiempo para el curso de Teoría de Control I.

SEMANA

CONTENIDO  PROGRAMÁTICO

Modalidad de eval. y Ponderación

Fecha de Evaluación

1

08-13/09

Clasificación de los sistemas.  Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado. Función de transferencia.

 

 

2

15-20/09

Modelos matemáticos de sistemas.  Diagramas de bloques. Diagramas de flujo. Reducción de Diagramas de Bloque. Propiedades para la reducción de diagramas de bloque.

 

 

3

22-27/09

Señales de prueba.  Características de Funcionamiento en el dominio del tiempo. Respuesta transitoria de sistemas de control. Sistema de Primer orden. Definición de constante de tiempo. Sistema de Segundo Orden. Especificación de la respuesta temporal de sistemas de segundo orden

 

 

4

29/09-04/10

Evaluación Escrita

EP1

30%

Martes

30/09/2008

5

06-11/10

Respuesta Temporal basada en la ubicación de los polos y ceros.

 

 

6

13-18/10

Respuesta en Frecuencia. Definición del Bel. Diagramas logarítmicos. Diagramas de Bode.

 

 

7

20-25/10

Técnicas de construcción de Diagrama de Bode. Especificaciones de dominio frecuencial: Margen de fase y de ganancia.

 

 

8

27/10-01/11

Evaluación Escrita

EP2

30%

Martes

28/10/2008

9

03-08/11

Ubicación de ceros y polos en el plano S.

 

 

10

10-15/11

Respuesta temporal y frecuencia basada en la ubicación de polos y ceros en el plano S. 

 

 

11

17-22/11

Definición de Estabilidad Absoluta y Relativa. Criterio de Routh-Hurwitz para el análisis de estabilidad.

 

 

12

24-29/11

Criterio de estabilidad de Nyquist. Método del Lugar Geométrico de las Raíces.  Estabilidad relativa y límites de estabilidad

TI

10%

Martes

25/11/2008

13

01-06/12

Evaluación Escrita

EP3

30%

Martes

02/12/2008

14

08-13/12

Entrega de Calificaciones

 

 

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ACADÉMICO

Producto y/o Actividad Ponderación

Examen Parcial 1

30 %

Examen Parcial 2

30 %

Examen Parcial 3

30 %

Trabajo de Investigación 10 %
Total 100%

Planificación del Curso (18 kB)

 
 curso

  material elemental del curso

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada minima para el desarrollo del curso, y que no es limitativa ni excluyente al uso de los reconocidos textos.

 
  anexo

material anexo

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada minima para el desarrollo del curso, y que no es limitativa ni excluyente al uso de los reconocidos textos:

 

 
EVALUACIONES

  exámenes pasados

Un corto pero adecuado grupo de evaluaciones escritas de cursos de Teoría de Control I que han sido dictados en el pasado están contenidas aquí.

viñeta Examen Parcial 1:  2006    2007   2008
viñeta Examen Parcial 2:  2006    2007   2008
viñeta Examen Parcial 3:  2006    2007   2008

  ASIGNACIONES

Un corto pero adecuado grupo de evaluaciones escritas de cursos de Teoría de Control I que han sido dictados en el pasado están contenidas aquí.

viñeta

Asignación 1-2006 : Modelación Matemática de Sistemas Dinámicos (101 kB)

viñeta

Asignación 2-2006 : Simulación y Modelación (176 kB)

viñeta

Asignación 3-2006 : Respuesta Transitoria y Estabilidad (62 kB)

viñeta

Asignación 4-2006 : Respuesta en Frecuencia (362 kB)

viñeta

Asignación 5-2006 : Lugar Geométrico de las Raíces (156 kB)

viñeta

Asignación 1-2007 : Modelación y Función de Transferencia (44 kB)

Formato de Presentación de Asignaciones: Microsoft Word (167 kB) Adobe Acrobat (140 kB)

 
 ejercicios

ejercicios propuestos

Una selección no limitativa de ejercicios propuestos son colocados a la disposición de los participantes de este curso. En su gran mayoría estos ejercicios provienen de textos muy reconocidos en el área.

viñeta

Modelado de Sistemas Físicos: Modelos de ecuaciones diferenciales. Tomado de Lewis y Yang. (1.85 MB)

viñeta

Modelación de Función de Transferencia. Tomado de Lewis y Yang (784 kB)

viñeta

Modelado de Sistemas Físicos. Tomado de B. Kuo. (711 kB)

viñeta

Modelo Matemático de Sistemas Lineales. Tomado de K. Ogata. (906 kB)

viñeta

Funciones de Transferencia, diagramas de bloques. Tomado de B. Kuo. (372 kB)

viñeta

Análisis de Respuesta Transitoria. Tomado de K. Ogata. (684 kB)

viñeta

Criterios de Comportamiento y algunos efectos de la realimentación. Tomado de Lewis y Yang (855 kB)

viñeta

Estabilidad. Tomado de Lewis y Yang (382 kB)

viñeta

Técnica del Lugar de las Raíces. Tomado de Lewis y Yang (519 kB)

viñeta

Técnicas de Respuesta en Frecuencia. Tomado de Lewis y Yang (758 kB)

viñeta

Estabilidad de Sistemas de Control lineales. Tomado de B. Kuo. (1.14 MB)

viñeta

Análisis de sistemas de control en el dominio del tiempo. Tomado de B. Kuo. (2.13 MB)

viñeta

Técnica del Lugar Geométrico de las raíces. Tomado de B. Kuo. (1.13 MB)

viñeta

Análisis en el domino de la frecuencia. Tomado de B. Kuo. (2.9 MB)

viñeta

Análisis del Lugar Geométrico de las Raíces. Tomado de K. Ogata. (96.3 kB)

viñeta

Análisis de la Respuesta en Frecuencia. Tomado de K. Ogata. (161 kB)

 
Diapositivas

Diapositivas de clases del curso
Una selección no limitativa de ejercicios propuestos son colocados a la disposición de los participantes de este curso. En su gran mayoría estos ejercicios provienen de textos muy reconocidos en el área.

viñeta

Introducción a los sistemas de control (1.29 MB)

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Modelación Matemática de Sistemas Físicos (230 kB)

viñeta

Introducción a la representación en espacio de estado (930 kB)

viñeta

Respuesta Transitoria: Sistemas de 1er Orden (8.74 MB)

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Respuesta Transitoria: Sistemas de 2do Orden (6.0 MB)

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Respuesta Transitoria: Especificación (6.05 MB)

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Estabilidad (11.9 MB)

viñeta

Definición de dBel  (5.60 MB)

viñeta

Respuesta en Frecuencia (22.6 MB)

viñeta

Lugar Geométrico de las Raíces (237 kB)

viñeta

Anexo 1.1: Modelación Matemática de Sistemas Físicos (158 kB)

viñeta

Anexo 1.2: Modelación Matemática de Sistemas Físicos (277 kB)

viñeta

Anexo 2.1: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (4.37 MB)

viñeta

Anexo 2.2: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.75 MB)

viñeta

Anexo 2.3: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.03 MB)

viñeta

Anexo 2.4: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.69 MB)

viñeta

Anexo 2.5: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (4.49 MB)

viñeta

Anexo 2.6: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.88 MB)

viñeta

Anexo 2.7: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (2.18 MB)

viñeta

Anexo 2.8: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (2.05 MB)

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Anexo 2.9: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.52 MB)

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Anexo 2.10: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.67 MB)

viñeta

Anexo 2.11: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.69 MB)

viñeta

Anexo 2.12: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.70 MB)

viñeta

Anexo 2.13: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (1.69 MB)

viñeta

Anexo 2.14: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (708 kB)

viñeta

Anexo 2.15: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (5.14 MB)

viñeta

Anexo 2.16: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (2.04 MB)

viñeta

Anexo 2.17: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (2.53 MB)

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Anexo 2.18: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (2.07 MB)

viñeta

Anexo 3.1: Repuesta en Frecuencia: Filtros (504 kB)

viñeta

Anexo 3.2: Repuesta en Frecuencia: Filtros (112 kB)

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Anexo 3.3: Repuesta en Frecuencia (103 kB)

viñeta

Anexo 3.4: Repuesta en Frecuencia (125 kB)

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Anexo 3.5: Repuesta en Frecuencia (118 kB)

Modelo en Simulink Ejemplo A-4.1 Ogata: Ogata4_1.mdl (20.8 kB)

 
textos

 textos recomendados
viñeta

Ogata, K. Ingeniería de Control Moderno. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 3ra Edición. 1998.

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Ogata, K. Problemas de Ingeniería de Control. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 1998.

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Dorf, R. Sistemas Modernos de Control. Teoría y Práctica. 2da Edición. Addison Wesley Iberoamericana. 1989.

viñeta

Kuo, B. Sistema de Control Automático. Prentice Hall Hispanoamericana. 7ma Edición. 1996 Yang ,C & P, Lewis. Sistemas de Control en Ingeniería. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 1999.

viñeta

Donald W. Coughanowr, Process system analysis and control. Mc Graw Hill. 2nd Edition. 1991.

viñeta

Roland S. Burns. Advanced Control Engineering. Butterworth Heinanmann, Oxford 2001.

viñeta

Boris J. Lurie & Paul J. Enright. Classical feedback control with Matlab. Marcel Dekker, Inc. New York, 2001.

viñeta

Robert h. Bishop. Modern Control Systems Analysis and design using Matlab. Addison-Wesley. 1999.

viñeta

Joseph J. DiStefano. Teoría y 680 Problemas Resueltos de Control. Serie Shawm. Mc Graw Hill.

viñeta

Richard C. Dorf, Robert H Bishop. Modern Control Systems. Mc Graw Hill, 10th Edition. 2001.

viñeta

G.C. Goodwin, S.F. Graebe, and M.F. Salgado. Control System Design. Pentice Hall, 2001.

viñeta

G.F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeini. Control de sistemas dinámicos con realimentación. Addison-Wesley Iberoamericana, 1991.

viñeta

J.J. Distéfano, A.R. Stubberud, and I.J. Williams. Retroalimentación y sistemas de control. McGraw- Hill, 2 edición, 1993. 

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