Sistemas Electrónicos de Control

Titulación
Ingeniería Técnica de Telecomunicación (Especialidad en Sistemas Electrónicos)
Cod.TipoCursoCuatr.Cr. teor.Cr. prac.Curso acad.
13124Troncal3Anual6 3 2010-2011
Coordinador
José Miguel Espí Huerta

Objetivos

Introducir al alumno en la teoría clásica de control de sistemas continuos y discretos:
- Representación matemática de sistemas realimentados.
- Análisis estático (errores) y dinámico (velocidad/estabilidad).
- Diseño de la compensación continua y discreta.


Programa Teoría
Tema 1: Introducción al Control Automático
1.1 Introducción y ejemplos
1.2 Algunos datos históricos

Tema 2: Dinámica de Sistemas LTI
2.1 Introducción
2.2 Clasificación de los sistemas
2.3 Descripción de sistemas LTI continuos y discretos (repaso)
2.4 Teoremas del valor inicial y final
2.5 Análisis dinámico de los sistemas de 1º y 2º orden
  2.5.1 Sistemas de 1er orden
  2.5.2 Sistemas de 2º orden
  2.5.3 Sistemas de 1er y 2º orden con cero adicional
2.6 Criterio de estabilidad absoluta
  2.6.1 Criterio de Routh - Hurwitz
2.7 Sistema reducido equivalente
2.8 Representación mediante ecuaciones de estado
  2.8.1 Estabilidad en el espacio de estados
2.9 Ejemplos y ejercicios

Tema 3: Representación y Cálculo de los Sistemas Realimentados
3.1 Definiciones: funciones de transferencia características de un sistema realimentado
3.2 Ventajas de los sistemas realimentados. Sensibilidad
3.3 Diagramas de bloques. Simplificación
3.4 Diagramas de flujo. Simplificación
3.5 Solución analítica de los diagramas. Regla de Mason
3.6 Ejemplos y ejercicios

Tema 4: Análisis Estático de los Sistemas Realimentados
4.1 Error estático
  4.1.1 Errores de posición, velocidad y aceleración
  4.1.2 Error y tipo de un sistema
4.2 Error de salida
4.3 Ejemplos y ejercicios

Tema 5: Análisis Dinámico de los Sistemas Realimentados
5.1 Estabilidad absoluta mediante Routh - Hurwitz
5.2 Criterio de estabilidad relativa de Nyquist
  5.2.1 Márgenes de fase y de ganancia
  5.2.2 Condiciones suficientes para la estabilidad
  5.2.3 Margen de fase y respuesta transitoria
5.3 El lugar de las raíces
  5.3.1 Condición del módulo y condición del argumento
  5.3.2 Reglas de construcción
5.4 Ejemplos y ejercicios

Tema 6: Diseño de los Sistemas Realimentados. Compensación Analógica
6.1 Introducción
6.2 Tipos de compensadores analógicos
6.3 Diseño basado en la respuesta en frecuencia
  6.3.1 Especificaciones de diseño
  6.3.2 Diseño asintótico
  6.3.3 Diseño con redes de atraso – adelanto
  6.3.4 Residuos y respuesta transitoria
6.4 Diseño basado en el lugar de las raíces
  6.4.1 Compensación de atraso - adelanto sobre el lugar de las raíces
  6.4.2 Cancelación de ceros dominantes con prefiltros
6.5 Ejemplos y ejercicios

Tema 7: Control Digital
7.1 Introducción
7.2 Estructura de los sistemas de control digital
  7.2.1 Modelo de la conversión A/D
  7.2.2 Modelo de la conversión D/A
7.3 Discretización de sistemas continuos
7.4 Sistema de control discreto equivalente. Caso general
7.5 Análisis estático de los sistemas de control discretos
  7.5.1 Teoremas del valor inicial y final
  7.5.2 Errores de posición, velocidad y aceleración.
  7.5.3 Tipo de un sistema de control digital
  7.5.4 Error de salida
7.6 Análisis dinámico de los sistemas de control discretos
  7.6.1 Correspondencia entre los planos S y Z
  7.6.2 Análisis de la estabilidad absoluta
    7.6.2.1 Método directo
    7.6.2.2 Transformación bilineal y criterio de Routh
    7.6.2.3 Criterio de estabilidad de Jury
  7.6.3 Análisis de la estabilidad relativa. Márgenes de fase y ganancia
7.7 Diseño de compensadores digitales
  7.7.1 Compensación en el dominio de la frecuencia
  7.7.2 Compensación en el lugar de las raíces
7.8 Ejemplos y ejercicios

Programa Prácticas
1. Sistema de control de temperatura
2. Control de velocidad de un motor DC
3. Estudio del bucle de enganche de fase, PLL
4. Estudio de sistemas con la herramienta Matlab
5. Estabilidad en el dominio de la frecuencia
6. Análisis dinámico sobre el lugar de las raíces
7. Compensación analógica I
8. Compensación analógica II
9. Introducción al control digital
10. Control digital de un motor DC

Bibliografía
Richard C. Dorf "Sistemas modernos de control", Addison-Wesley Iberoamericana 1987.
Richard C. Dorf "Modern control systems", Eighth Edition, Addison-Wesley 1998.
Katsuhiko Ogata "Ingeniería de control moderna", 2ª Ed., Prentice Hall 1993.
Katsuhiko Ogata "Sistemas de control en tiempo discreto", 2ª Ed., Prentice Hall Hispanoamericana 1996.
UNED "Automática I" Tomo I.

Evaluación

Se realizarán dos exámenes, uno de teoría y otro de laboratorio, ambos el día de la convocatoria oficial. La calificación de la asignatura será la media ponderada de las calificaciones de teoría y de laboratorio, teniendo cada parte un peso en la nota que será proporcional a su número de créditos. Será necesario un mínimo de 4 en ambas partes para obtener dicha media ponderada.
Las calificaciones de laboratorio superiores a 5 pueden mantenerse hasta el fin del siguiente curso académico.


Web

http://www.uv.es/~jespi/SEC/SEC.html