Enginyeria de Control
Anuncio
ENGINYERIA INDUSTRIAL ENGINYERIA CONTROL DE Guia de l’assignatura ENGINYERIA INDUSTRIAL 25099 Enginyeria de Control. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en CAA de data 27/06/08 1 Crèdits: 6 ( 4,5 teoria + 1,5 pràctiques) Crèdits ECTS: 4,8 Tipus: Optativa Coordinador: ALBERT MASIP ALVAREZ ([email protected]) Altres Professors: RAMON PÉREZ MAGRANE ([email protected]) Departament: Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial (ESAII) Presentació Aquesta assignatura té com a objectiu proporcionar els estudiants els conceptes i eines bàsiques d’enginyeria de control basat fonamentalment en la representació en espai d’estat dels models matemàtics lineals dels sistemes reals. En primer lloc, es presenten les diferències entre la representació externa (funció de transferència) i la representació interna (espai d’estat) dels models lineals o linealitzats de sistemes reals i es modelitzen sistemes a temps continu i a temps discret. A continuació es presenta el concepte de controlabilitat i observabilitat de sistemes representats en espai d’estat i s’estudia com treballen sistemes que disposen de components mixtes: a temps continus i a temps discret i quines són les seves interfícies ( A/D i D/A). A continuació s’analitzen els sistemes a temps discrets o discretitzats en el domini temporal i freqüencial, així com la precisió i estabilitat dels sistemes realimentats discrets. Un cop analitzades les principals prestacions d’un sistema realimentat, s’introdueixen tècniques de disseny de controladors per assignació de pols de sistemes discrets o discretitzats i el disseny de observadors d’estat. Per últim, es fa una síntesi dels utilitzats controladors PID digitals així com dels controladors PID digitals comercials existents. Coneixements previs Per al correcte seguiment de l’assignatura l’estudiant ha de tenir coneixements de teoria de control bàsica de sistemes continus representats per models lineals en forma de funcions de transferència. Camps professionals L’enginyeria de control s’aplica en problemes industrials on s’hagi de resoldre problemes de regulació automàtica, seguiment de trajectòries, manteniment d’equips de control automàtic, ... Relació amb altres assignatures L’assignatura està estretament relacionada amb les assignatures de Modelat i Simulació, Enginyeria de Control Avançat i Optimització i Control Òptim de la mateixa titulació. . ENGINYERIA INDUSTRIAL 25099 Enginyeria de Control. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en CAA de data 27/06/08 2 Objectius generals Els objectius generals de l’assignatura són que l’estudiant: - adquireixi els coneixements teòrics bàsics de l’enginyeria de control de processos que poden ser representats per models lineals en representació d’estat i que puguin ser controlats per sistemes de control digital. - aprengui a analitzar les característiques bàsiques (temporal, freqüencial, estabilitat i precisió) de sistemes amb control digital. - pugui dissenyar controladors digitals en espai d’estat de sistemes dinàmics i també pugui dissenyar observadors de l'estat del sistema. - conegui les prestacions fonamentals dels controladors PID digitals, la sintonia empírica dels mateixos i els principals controladors comercials que es poden adquirir actualment. - adquireixi la importància de l'enginyeria de control de processos industrials i mostrar els múltiples beneficis (econòmics, socials, humans) que poden derivar de la seva correcta aplicació, com l’estalvi energètic, eficiència de recursos i reducció de l’impacte ambiental. Temari Mòdul 1. DESCRIPCIÓ MATEMÀTICA DE SISTEMES DINÀMICS Descripció externa i interna de sistemes continus Descripció externa i interna de sistemes discrets Controlabilitat i observabilitat de sistemes Mostreig i reconstrucció de senyals continus Descripció externa i interna de sistemes continus i discrets Mòdul 2. ANÀLISI DE SISTEMES DINÀMICS ( 10 hores) Especificacions d’un sistema de control Disseny analític per assignació de pols Disseny de controladors per realimentació d’estat Disseny de observadors d’estat Combinació de controladors per realimentació d’estat i observadors Mòdul 4. CONTROL INDUSTRIAL ( 14 hores) Resposta temporal de sistemes representats en espai d’estat Resposta temporal de sistemes en temps discret Resposta freqüencial de sistemes en temps discret Precisió de sistemes en temps discret Estabilitat de sistemes discrets Estabilitat de sistemes representats en espai d’estat Mòdul 3. DISSENY DE CONTROLADORS EN ESPAI D’ESTAT (12 hores) Introducció i exemples Control on-off Accions del controlador PID ( 10 hores) ENGINYERIA INDUSTRIAL 25099 Enginyeria de Control. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en CAA de data 27/06/08 3 Modificacions de les accions de control: PI+D, I+PD, PID+PWM Aspectes operatius: anti-windup, bumpless Implementació de controladors digitals PID Sintonia empírica de controladors PID Quan s’aplica i quan no controladors P,PI,PID Controladors comercials PID Objectius específics dels mòduls Mòdul 1 Adquirir els coneixements teòrics per saber representar sistemes dinàmics lineals o linealitzats en models amb representació interna (espai d’estat) i amb representació externa (funció de transferència) en temps continu i discret.. Mòdul 2 Adquirir els coneixements teòrics per saber analitzar les principals prestacions (temporal, freqüencial, estabilitat i precisió) de sistemes representats per models en l’espai d’estat. Mòdul 3 Adquirir els coneixements teòrics per saber dissenyar observadors i controladors digitals. Mòdul 4 Adquirir els coneixements teòrics i pràctics per a configurar adequadament controladors industrials. Metodologia de treball Sessions teoria, problemes Sessió presencial 1: mòdul 1 (12 hores entre les sessions 1 i 4) Sessió presencial 2: Mòdul 1 Sessió presencial 3: mòdul 1 Sessió presencial 4: mòdul 1 Sessió presencial 5: mòdul 2 (14 hores entre les sessions 5 i 9) Sessió presencial 6: mòdul 2 Sessió presencial 7: mòdul 2 Sessió presencial 8: mòdul 2 Sessió presencial 9: mòduls 2 i 3 ENGINYERIA INDUSTRIAL 25099 Enginyeria de Control. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en CAA de data 27/06/08 4 Sessió presencial 9bis: mòdul 3 (10 hores entre les sessions 9 i 12) Sessió presencial 10: mòdul 3 Sessió presencial 11: mòdul 3 Sessió presencial 12: mòdul 3 Sessió presencial 13: mòdul 4 (9 hores entre les sessions 13 i 15) Sessió presencial 14: mòdul 4 Sessió presencial 15: mòdul 4 Pràctiques, laboratoris Pràctica 1: Modelització d’un sistema pont-grua en l’espai d’estats ( 2 hores) Pràctica 2: Discretització d’un model d’espai d’estats continu ( 2 hores) Pràctica 3: Disseny d’un Observador d’estat ( 2 hores) Pràctica 4: Control del sistema pont-grua per realimentació d’estat (4 hores, 2 sessions) Pràctica 5: Control ON-OFF ( 2 hores) Pràctica 6: Control amb un PID comercial ( 2 hores) Totes les sessions de pràctiques requereixen d'1 hora de preparació abans d'entrar al laboratori per realitzar-la (7 sessions de 2 hores + 7 preparacions d'1 hora per part de l'estudiant = 21 hores). Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant Mòdul Mòdul 1 Mòdul 2 Mòdul 3 Mòdul 4 Pràctiques de Laboratori Temps total Temps de Classe 12 hores 14 hores 10 hores 10 hores 14 hores 60 hores Temps d’estudi 8 hores 20 hores 16 hores 9 hores 7 hores 60 hores Temps total 20 hores 34 hores 26 hores 19 hores 21 hores 120 hores ENGINYERIA INDUSTRIAL 25099 Enginyeria de Control. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en CAA de data 27/06/08 5 Materials Bibliografia bàsica Karl Astrom and T. Hägglund, PID Controllers: Theory, Design and Tuning, Ed. ISA (1995). Benjamín C. Kuo, Sistemas de control digital, Ed. Compañía Editorial Continental, Mexico (1997), ISBN 968-26-*1292-6 Bibliografia complementària No es proposa. Avaluació N f = 0..4N1p + 0.4N2p + 0.2Nlab Nf : Nota final N1p : Nota 1r parcial (El parcial es farà quan s’hagi impartit aproximadament el 50% de l’assignatura) N2p: Nota examen final Nlab : Nota pràctiques laboratori
