Escuela Técnica Superior de Ingenieros

  

Universidad de Sevilla

Plan de la asignatura

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Curso 2005/2006

Ingeniero Químico

Tercer curso

Departamento: Ingeniería de Sistemas y Automática

 
  1. Profesorado

    2. Francisco Rodríguez Rubio.  Email: rubio@esi.us.es

    Manuel Gil Ortega Linares. Email: mortega@esi.us.es.

  2. Objetivos

    3. La asignatura es un curso básico de control. En ella se estudian los conceptos básicos de la Automática y la teoría y aplicaciones más importantes del control lineal: modelado de sistemas, simulación, análisis en el dominio del tiempo y de la frecuencia, estabilidad y diseño de sistemas de control mediante reguladores tipo PID, tanto en su versión continua como en su realización mediante computador.

    La asignatura consta de tres horas semanales, que se destinarán tanto al desarrollo de los aspectos teóricos como a la resolución de problemas y prácticas de laboratorio.

      Como complemento a las clases el alumno deberá realizar un trabajo de curso, consistente en el estudio del control de un proceso simulado. Además se realizarán prácticas de laboratorio.

  3. Requisitos académicos

    4. No existen requisitos académicos previos a la matriculación en esta asignatura.

  4. Criterios de evaluación
    5.

    Se realizarán los exámenes previstos. Para aprobar la asignatura por curso será necesario aprobar el examen de teoría, las prácticas y el trabajo de curso. La nota final de la asignatura se obtendrá como media ponderada del examen y el trabajo de curso.

    Material Relacionado con la Asignatura

  5. Programa
    6.

    PARTE I: INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTOS.

     TEMA 1. Sistemas de Control Automático.

    1. Introducción a la ingeniería de control.
    2. Control Automático: ideas básicas y problemática asociada.
    3. Sistemas y modelos. Clasificaciones.
    4. Concepto de realimentación y ejemplos.
    5. Control en bucle abierto y en bucle cerrado.
    6. Ventajas e inconvenientes de la realimentación: sensibilidad y retardos.
    7. Servomecanismos y Reguladores.
    8. Evolución histórica del control automático.

      9.  

      TEMA 2. Introducción a los sistemas realimentados.

    9. Servomecanismo de posición.
    10. Acción Proporcional más derivada (PD).
    11. Acción proporcional más integral (PI).
    12. Efecto de los cambios de referencia, perturbaciones y ruidos en los sistemas realimentados.


      13. TEMA 3. Descripción de los sistemas dinámicos.

    13. Noción de sistema dinámico.
    14. Formas de las relaciones entrada-salida en sistemas.
    15. Sistemas dinámicos en tiempo continuo y en tiempo discreto.
    16. Descripciones externas e internas de sistemas dinámicos.
    17. Aproximaciones lineales de los sistemas físicos.
    18. Transformación de Laplace. Propiedades y transformadas típicas.
    19. Transformación inversa.
    20. Respuesta impulsional.
    21. Función de transferencia. Polos y ceros.
    22. Función de transferencia en bucle cerrado: álgebra de bloques.
    23. Relación entre las descripciones externa e interna.
    24. Sistemas de control realimentados.
    25. Ejemplo de modelo matemático de un sistema dinámico.

      26.  

      TEMA 4. Modelado y Simulación.

    26. Modelado de sistemas.
    27. Sistemas mecánicos.
    28. Sistemas hidráulicos.
    29. Sistemas eléctricos.
    30. Sistemas térmicos.
    31. Linealización de modelos no lineales.
    32. Modelos lineales: Algebra de bloques.
    33. Simulación.
    34. Introducción a Matlab y Simulink.



      35. PARTE II: ANÁLISIS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO.

      TEMA 5. Sistemas dinámicos de primer orden.
       

    35. Solución de la ecuación diferencial de primer orden.
    36. Caracterización de la respuesta transitoria.
    37. Ejemplos de sistemas de primer orden.
    38. El sistema de primer orden como integrador.


      39. TEMA 6. Sistemas dinámicos lineales de segundo orden y de orden superior.  

    39. Ecuación básica y ejemplos.
    40. Respuesta ante un escalón: situación de los polos.
    41. Especificación de la respuesta transitoria.
    42. Especificaciones para sistemas de segundo orden.
    43. Sistemas de orden superior: polos dominantes.
    44. Ejemplos de sistemas de segundo orden y de orden superior.


      45. TEMA 7. Análisis de errores en régimen permanente.

    45. Error en régimen permanente.
    46. Tipo de un sistema.
    47. Constantes de error.
    48. Relación entre las constantes de error y los polos y ceros.
    49. Seguimiento en posición, velocidad y aceleración. Sistemas de error nulo.
    50. Ejemplo de cálculo de errores en régimen permanente.



      51. PARTE III: ANÁLISIS DE SISTEMAS DINÁMICOS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

      TEMA 8. Representación gráfica de la función de transferencia.

    51. Respuesta en frecuencia.
    52. Diagrama de polos y ceros: caso racional.
    53. Diagrama de Bode. Técnicas de construcción.
    54. Sistemas de fase mínima.
    55. Diagrama de Nichols. Círculos M y N.



      56. PARTE IV: ESTABILIDAD DE LOS SISTEMAS DINÁMICOS.

      TEMA 9. Análisis de estabilidad de los sistemas dinámicos.

    56. Estabilidad de sistemas lineales.
    57. Estabilidad en el dominio del tiempo.
    58. Criterios relativos a la descripción externa: Criterio de Routh-Hurwitz. Matriz de Hurwitz.
    59. Estabilidad en el dominio de la frecuencia.
    60. Criterio de estabilidad de Nyquist.
    61. Grado de estabilidad: Márgenes de fase y ganancia.
    62. Representación de los márgenes de fase y ganancia en diagramas polares y logarítmicos.
    63. Relación de los márgenes de estabilidad relativa con la respuesta temporal.



      64. PARTE V: MÉTODOS CLÁSICOS DE SÍNTESIS.

      TEMA 10. Compensación de sistemas realimentados.

    64. Relación entre las respuestas en el dominio del tiempo y de la frecuencia.
    65. Análisis en el dominio de frecuencia de la red PD.
    66. Análisis en el dominio de frecuencia de la red PI.
    67. Red proporcional más integral más derivada (PID)
    68. Metodo de ajuste de Ziegler-Nichols.


      69. TEMA 11. Método del lugar de las raíces: análisis y síntesis.

    69. Introducción al método del lugar de las raíces.
    70. Criterios del módulo y del argumento.
    71. Reglas para el trazado del lugar de las raíces.
    72. Construcción del lugar de las raíces.
    73. Lugar de la raíces típicos.
    74. Construcción del lugar generalizado.



      75. PARTE IV: ANÁLISIS DE SISTEMAS CONTROLADOS POR COMPUTADOR. SISTEMAS EN TIEMPO DISCRETO.

      TEMA 12. Introducción a los sistemas en tiempo discreto.

    75. Introducción al control por computador.
    76. Secuencia. Secuencia de ponderación.
    77. Transformada en z. Transformadas características y propiedades.
    78. Transformada en z inversa
    79. Función de transferencia en z.
    80. Control de sistemas continuos. Muestreo. Elección del periodo de muestreo.
    81. Diseño directo.


      82. TEMA 13. Diseño de controladores discretos.

    82. Discretización de controladores continuos.
    83. Especificaciones en el plano z. Error en régimen permanente.
    84. Diseño directo.

  6. Bibliografía

    1. Sistemas de Control moderno.
      2. . Richard D. Dorf. Pearson, Addison-Wesley, (décima edición), 2005.
    2. Ingeniería de control moderna
      3. . K. Ogata. Prentice-Hall, Tercera edición, (cuarta edición), 2003.
    3. Problemas de Ingeniería de control utilizando Matlab
      4. . K. Ogata. Prentice-Hall, 1999.
    4. La edición del estudiante de SIMULINK (Software de simulación de sistemas dinámicos)
      5. . Prentice-Hall, 1998.

  7. Programa de prácticas

El calendario de prácticas se comunicará a lo largo del curso.