Guía de actividades y rúbrica de evaluación - Etapa 3 - Identificar modelos de sistemas dinámicos mediante Matlab

Universidad Nacional Abierta y a Distancia
Vicerrectoría Académica y de Investigación
Formato guía de actividades y rúbrica de evaluación
1. Descripción general del curso
Escuela o Unidad
Académica
Nivel de
formación
Campo de
Formación
Nombre del
curso
Código del curso
Tipo de curso
Número de
créditos
Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e
Ingeniería
Profesional – Tecnológico
Formación disciplinar
Sistemas Dinámicos
243005
Metodológico
3
Habilitable Si ☐ No ☒
2. Descripción de la actividad
Tipo de
Individual ☐
actividad:
Momento de
la
Inicial ☐
evaluación:
Peso evaluativo de la
actividad: 100 puntos
Fecha de inicio de la
actividad: 1 de noviembre de
2018
Colaborativa ☒
Intermedia,
☒
unidad 3:
Número de
3
semanas
Final ☐
Entorno de entrega de actividad:
Seguimiento y evaluación
Fecha de cierre de la actividad:
21 de noviembre de 2018
Competencia a desarrollar:
- Identificar los modelos matemáticos de un sistema dinámico mediante
herramientas de identificación de Matlab.
- Aplicar el análisis de sistemas dinámicos y de función de transferencia,
mediante datos variables de entrada y de salida dados.
- Aplicar sus conocimientos para analizar y comprender la herramienta
de ident.
Temáticas a desarrollar:
Modelamiento matemático, Métodos de identificación paramétricos,
métodos de identificación no paramétricos, Función de transferencia,
herramienta ident de Matlab.
Pasos, fases o etapa de la estrategia de aprendizaje a
desarrollar
Definición de la tarea o problema, estrategias para buscar y localizar
información, planeación del trabajo, procedimiento y metodología,
definición de roles en el grupo de trabajo, realización, seguimiento y
revisión de actividades, tareas, productos parciales y finales
Actividades a desarrollar
Examinar la bibliografía de la unidad 3, de manera que encuentre
información que contribuya al desarrollo de la actividad colaborativa
según el caso de estudio.
Es recomendable realizar síntesis de información en la forma de tablas,
resúmenes, mapas. Igualmente responder las preguntas que se
encuentran en el módulo.
Cualquier inquietud por favor comunicarla al tutor encargado
atendiendo sus horarios de atención sincrónica y asincrónica disponible
en el foro/Agenda de acompañamiento docente.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA:
La compañía donde usted trabaja ha realizado la adquisición de un
nuevo equipo industrial que permitirá incrementar los niveles de
producción de la empresa. Con el fin de prevenir fallas y proteger la
alta inversión realizada, el presidente de la compañía ha ordenado la
creación de un sistema de monitoreo que permita supervisar el buen
funcionamiento de la máquina y diagnosticar la existencia de alguna
falla. Para el diseño del sistema de monitoreo y diagnóstico de fallas se
requiere conocer de forma precisa el modelo matemático del equipo
industrial; de esta manera se dice que la máquina está funcionando
correctamente si la salida real es similar a la salida de su modelo
matemático; en caso contrario es posible que la máquina esté
presentando fallas.
Usted y sus compañeros de grupo son designados para encontrar el
modelo matemático más preciso posible.
Para encontrarlo se ha dividido el problema en etapas, el desarrollo de
estas actividades le permiten obtener la tercera de ellas:

En la Etapa 3 se deberá encontrar el modelo matemático empleando
técnicas de identificación.
Teóricas:
Desarrollar las siguientes actividades:
1. Investigue sobre el comando ident de MATLAB® y los modelos
ARX, ARMAX, Output-Error y Box-Jenkins, con esta información
diligenciar la siguiente tabla:
Modelo
ARX
ARMAX
OE
BJ
Características
Variables
Representación
Aplicación
2. A partir de las mediciones de entrada y salida del sistema
realizadas cada
0.01 segundos, durante 100 segundos que se
entregan en foro de la unidad, utilice la herramienta ident
incorporada en MATLAB® para realizar el procedimiento
requerido a las señales dadas que le permita obtener la función
de transferencia del sistema. Para ello, trabaje con los datos
suministrados del sistema lineal y del sistema no lineal.
3. Por medio de la herramienta ident incorporada en MATLAB®,
determine el orden del modelo y encuentre las ecuaciones
correspondientes a cada modelo solicitado (ARX, ARMAX, OE y
BJ) que permitan analizar el comportamiento de cada uno,
comparando la salida del sistema con la señal de entrada. Este
procedimiento se realiza para los datos del sistema lineal y no
lineal.
Prácticas:
1. Utilice MATLAB® para simular cada sistema y grafique la salida
de cada sistema cuando se aplica una entrada constante 𝑒(𝑡) =
2 𝑉, durante los primeros 2 segundos y en ese momento se aplica
una entrada escalón unitario durante 5 segundos más. De manera
que la simulación dura 7 segundos.
2. Analice las respuestas obtenidas y compare la salida de cada
modelo con la salida que se obtiene del modelo real ante la misma
entrada, tanto lineal como no lineal, con el fin de validar y
seleccionar el modelo más preciso.
3. Cada estudiante elabora de manera individual las actividades
planteadas y registra en un documento el desarrollo teórico.
Respecto al desarrollo práctico, se requiere que cada estudiante
elabore un video de la simulación obtenida en MATLAB® donde
explique el funcionamiento y comportamiento de cada modelo
hallado para los sistemas lineal y no lineal, debe estar en su
página de youtube y hace entrega del enlace del video en el foro
de interacción y producción de la unidad, se aclara que es un
único video para el desarrollo práctico solicitado en los dos
sistemas indicados para su desarrollo.
Entorno de conocimiento: donde el estudiante
encontrará el material bibliográfico para el desarrollo de
las actividades.
Entornos
para su
desarrollo
Entorno de aprendizaje colaborativo: donde el
estudiante mostrará sus aportes, dudas y avances para
recibir retroalimentación por parte del docente,
igualmente se emplea como medio para interactuar con
su grupo de trabajo.
Entorno de evaluación y seguimiento: Donde el
estudiante subirá el trabajo final para su evaluación.
Individuales:
Participación individual en el desarrollo de las actividades
planteadas teniendo en cuenta las fases del aprendizaje
basado en problemas, dentro del tema asignado en el foro
para la Etapa 3 (entorno de aprendizaje colaborativo),
esta participación se tendrá en cuenta en la rúbrica de
evaluación individual. Para ello se evalúa el documento
con el desarrollo de las actividades teóricas y el video
como evidencia del desarrollo de las actividades prácticas
propuestas.
Colaborativos:
Producto a entregar en la etapa 3:
Productos
a entregar
por el
estudiante
Documento en formato .PDF, en donde se evidencie el
desarrollo de las tareas propuestas siguiendo las cuatro
fases de la estrategia de aprendizaje basado en
problemas. A este archivo se le debe asignar un nombre
que tenga la siguiente estructura:
E3_NumerodelGrupo.
Ejemplo
documento deberá contener:









E3_03.pdf.
El
Portada
Introducción
Listado de conceptos desconocidos
Resultado de las consultas realizadas para dar solución
a las actividades planteadas
Solución a las tareas de la etapa tanto teóricas como
prácticas – Incluir las direcciones de los videos
realizados por cada integrante del grupo colaborativo
Resultado de la simulación de cada modelo ante la
señal de entrada propuesta
Análisis y selección del modelo matemático más
cercano al sistema real
Conclusiones
Referencias bibliográficas
Lineamientos generales del trabajo colaborativo para el
desarrollo de la actividad
Con el fin de promover la participación de los
estudiantes en cada una de las etapas se dispondrán de
4 fases para ser tenidas en cuenta.
Contexto de la estrategia de aprendizaje a
desarrollar en el curso para participación en Foro
colaborativo Etapa 3:
Aprendizaje Basado en Problemas – el cual se centra
en el estudiante promoviendo que el aprendizaje sea
significativo, desarrollando una serie de habilidades y
competencias indispensables en el entorno profesional
actual.
El grupo colaborativo se ocupará en la búsqueda de la
solución a un problema planteado desencadenando el
aprendizaje auto-dirigido, para ello se proponen las
siguientes fases que serán desarrolladas dentro de cada
etapa:
Planeación
de
actividades
para el
desarrollo
del trabajo
colaborativo
1. Fase 1: Análisis, lluvia de ideas y listado de
conceptos. En esta fase cada estudiante deberá leer
e identificar claramente las tareas de la etapa
(análisis). Luego, basándose en sus pre-saberes y en
el sentido común, debe plantear algunas hipótesis
sobre cómo solucionar esas tareas (lluvia de ideas).
También, deberá elaborar un listado de conceptos
conocidos, que pueden aportar a la solución de las
tareas, y un listado de aquello que aún se desconoce.
2. Fase 2: Propuesta metodológica y obtención de
información. En esta fase cada estudiante
procederá a localizar, organizar, analizar e
interpretar la información de diversas fuentes, con el
fin de entender los conceptos desconocidos de la fase
anterior (obtención de información). Luego, deberá
sugerir cuál sería la metodología que se debe
emplear para dar solución a las tareas de la etapa.
3. Fase 3: Diseño y ejecución del plan de acción.
En esta fase cada estudiante utiliza el material
bibliográfico y la metodología propuesta en la fase
anterior para dar solución a cada una de las tareas
de la etapa.
4. Fase 4: Presentación de resultados. En esta fase,
cuando el grupo ya ha resuelto las tareas de la etapa,
se compilará un informe con los resultados obtenidos
y será entregado por el líder del grupo (sólo 1 informe
por grupo).
Cada actividad centrada en el aprendizaje colaborativo
comprenden varias fases, las cuales ocurren en dos
escenarios tendientes a la producción de entregables del
trabajo colaborativo (Abadía, Vela, Montero, Jiménez,
2014):
1)
Interacciones y ejercicios que permiten consolidar
la información necesaria para elaborar los productos.
2)
Acciones
encaminadas
a
consolidar
las
interacciones en productos entregables.
Los anteriores se desarrollan al interior del foro de
trabajo colaborativo de cada actividad, y por ello se
sugieren algunos pasos (Pabón, Martínez, López, 2014):
•
Leer detenidamente las instrucciones dadas en la
parte inicial del foro (la descripción del foro).
•
Descargar la guía de actividades y rúbrica de
evaluación.
•
Identificar las fases o momentos que componen la
guía de actividades.
•
Identificar el producto a obtener en cada fase y la
fecha de entrega de acuerdo con la agenda del curso.
•
Identificar los parámetros que serán valorados en
la rúbrica de evaluación.
•
Establecer si el trabajo es individual o grupa.
•
En caso de solicitarse, asumir un rol en el foro.
•
Realizar aportes pertinentes en el foro, teniendo
en cuenta para la participación la aplicación de la rúbrica
TIGRE (Galvis, 2008).
Referencias:
Abadía, C. G., Vela, P. A. G., Montero, R. V., Jiménez,
R. J. S. (2014). Lineamientos generales del currículo en
la UNAD.
Aspectos del trabajo colaborativo y
acompañamiento docente. Colombia: UNAD
Galvis, A. (2008).
Criterios y rúbrica TIGRE para
autocontrolar calidad de aportes en discusiones,
recuperado de http://aportetigre.blogspot.com
Roles a
desarrollar
por el
estudiante
dentro del
grupo
colaborativo
Roles y
responsabili
Pabón, D. C. G., Martínez, D. A. C., López, R. E. M.
(2014).
Guía e- estudiante, ambiente virtual de
aprendizaje-AVA-. Colombia: UNAD
Cada participante, por acuerdo con el grupo de trabajo,
asume un rol a desempeñar en la actividad colaborativa
respectiva, a partir de las siguientes posibilidades:
•
Moderador
•
Colaborador
•
Evaluador
•
Creativo
•
Investigador
•
Moderador: Organiza tareas. Responsable de
entregar el producto solicitado.
dades para
la
producción
de
entregables
por los
estudiantes
Uso de
referencias
Políticas de
plagio
•
Colaborador: Organiza aportes al producto en
construcción. Revisa redacción, ortografía y correcta
citación con APA.
•
Evaluador: Revisa los aportes realizados por los
integrantes del grupo de forma crítica, contrasta con lo
solicitado en la rúbrica de evaluación.
•
Creativo:
Aporta
ideas,
pregunta
permanentemente a todos los integrantes frente a los
aportes realizados. Está pendiente del tiempo destinado
para cada paso de la actividad.
•
Investigador: Lidera consultas de bibliografía,
revisión de documentos y propuestas para resolver la
situación planteada.
Utilizar la norma APA constituye una herramienta para
no incurrir en plagio al tomar ideas de otros e
incorporarlas en producciones propias. En el siguiente
enlace encuentra una síntesis de la misma-6ª versióncon ejemplos prácticos.
Se recomienda revisar el
contenido previamente al inicio de las actividades.
http://es.slideshare.net/eflores/introduccion-apa-6taedicin
“El plagio está definido por el diccionario de la Real
Academia como la acción de “copiar en lo sustancial
obras ajenas, dándolas como propias.” El plagio es una
falta grave: es el equivalente, en el ámbito académico,
al robo. Un estudiante que plagia no se toma su
educación en serio, y no respeta el trabajo intelectual
ajeno. No existe plagio pequeño. Si un estudiante hace
uso de cualquier porción del trabajo de otra persona, y
no documenta su fuente, está cometiendo un acto de
plagio. Ahora, es evidente que todos contamos con las
ideas de otros a la hora de presentar las nuestras, y que
nuestro conocimiento se basa en el conocimiento de los
demás. Pero cuando nos apoyamos en el trabajo de
otros, la honestidad académica requiere que
anunciemos explícitamente el hecho que estamos
usando una fuente externa, ya sea por medio de una
cita, o por medio de un paráfrasis anotado (estos
términos serán definidos más adelante). Cuando
hacemos una cita o una paráfrasis, identificamos
claramente a nuestra fuente, no sólo para dar
reconocimiento a su autor, sino para que el lector pueda
referirse al original si así lo desea. Existen circunstancias
académicas en las cuales, excepcionalmente, no es
aceptable citar o parafrasear el trabajo de otros. Por
ejemplo, si un profesor asigna a sus estudiantes una
tarea en la cual se pide claramente que los estudiantes
respondan
utilizando
sus
ideas
y
palabras
exclusivamente, pues en ese caso el estudiante no
deberá apelar a fuentes externas, aun si éstas
estuvieran referenciadas adecuadamente.”
Para ampliar información sobre el tema, consultar la
referencia Políticas sobre el plagio.
4. Formato de Rubrica de evaluación
Formato rúbrica de evaluación
Actividad
Actividad
☐
☒
Tipo de actividad:
individual
colaborativa
Momento de la
Intermedia,
☒ Final
Inicial ☐
☐
evaluación
unidad 3
Niveles de desempeño de la actividad
individual
Aspectos
Puntaje
evaluados
Valoración
Valoración
Valoración
alta
media
baja
El estudiante
El estudiante
diligencia la
diligencia la
tabla solicitada
tabla solicitada
de acuerdo a
El estudiante
de acuerdo a la
la
no diligencia la
Relación de
investigación
investigación
tabla solicitada
información
realizada sobre
realizada sobre
sobre los
solicitado
los modelos de
los modelos de
modelos de
respecto a
5
identificación
identificación
identificación
modelos de
mencionados,
mencionados
y
mencionados.
identificación.
pero no son
evidencia una
adecuadas y/o
investigación
completas.
significativa.
(Hasta 5
(Hasta 2
(Hasta 0
puntos)
puntos)
puntos)
Se utiliza la
Se utiliza la
herramienta
herramienta
ident
ident
No se utiliza la
incorporada en incorporada en
herramienta
MATLAB® y se MATLAB® y se
ident
procesan las
procesan las
Obtención de
incorporada en
señales
señales de
la función de
MATLAB® ni se
obteniendo la
manera
transferencia
obtiene las
ecuación de la
del sistema
adecuada
ecuaciones de
función de
8
por medio de obteniendo la
las funciones de
ident de
ecuación de la transferencia de transferencia de
los sistemas
MATLAB®.
función de
los sistemas
lineal y no
lineal y no lineal
transferencia
lineal, pero la
dados.
de los
solución
sistemas lineal presentada no
y no lineal.
es correcta.
(Hasta 8
(Hasta 4
(Hasta 0
puntos)
puntos)
puntos)
Obtención
Se determina
Se determina No se determina
de la
el orden del
el orden del
el orden del
ecuación del
modelo y se
modelo y se
modelo ni se
modelo ARX
encuentra el
encuentra el
encuentra el
del sistema modelo ARX de modelo ARX de modelo ARX de
por medio de
los sistemas
los sistemas
los sistemas
ident de
lineal y no
lineal y no
lineal y no lineal
MATLAB®.
lineal de
lineal, pero la
dados.
8
manera
adecuada.
(Hasta 8
puntos)
Obtención de Se determina
el orden del
la ecuación
modelo y se
del modelo
encuentra el
ARMAX del
modelo
ARMAX
sistema por
de los
medio de
sistemas lineal
ident de
y no lineal de
MATLAB®.
manera
adecuada.
(Hasta 8
puntos)
Se determina
Obtención de el orden del
la ecuación
modelo y se
del modelo
encuentra el
Output-Error
modelo
del sistema
Output-Error
por medio de
de los
ident de
sistemas lineal
MATLAB®.
y no lineal de
manera
adecuada.
(Hasta 8
puntos)
Obtención de Se determina
el orden del
la ecuación
modelo y se
del modelo
encuentra el
Box Jenkins
modelo
Box
del sistema
por medio de Jenkins de los
sistemas lineal
ident de
y no lineal de
MATLAB®.
manera
adecuada.
Participación
individual del
estudiante
con el
desarrollo de
la actividad
práctica de la
identificación
de modelos
por medio de
(Hasta 8
puntos)
El estudiante
participa en el
foro indicando
el enlace del
video
solicitado
como
evidencia del
desarrollo de
la práctica
solución
presentada no
es correcta.
(Hasta 4
puntos)
Se determina
el orden del
modelo y se
encuentra el
modelo ARMAX
de los sistemas
lineal y no
lineal, pero la
solución
presentada no
es correcta.
(Hasta 4
puntos)
Se determina
el orden del
modelo y se
encuentra el
modelo
Output-Error
de los sistemas
lineal y no
lineal, pero la
solución
presentada no
es correcta.
(Hasta 4
puntos)
Se determina
el orden del
modelo y se
encuentra el
modelo Box
Jenkins de los
sistemas lineal
y no lineal, pero
la solución
presentada no
es correcta.
(Hasta 4
puntos)
El estudiante
participa en el
foro indicando
el enlace del
video solicitado
como evidencia
del desarrollo
de la práctica
para algunos de
los modelos
(Hasta 0
puntos)
No se determina
el orden del
modelo ni se
encuentra el
modelo ARMAX
de los sistemas
lineal y no lineal
dados.
8
(Hasta 0
puntos)
No se determina
el orden del
modelo ni se
encuentra el
modelo OutputError de los
sistemas lineal
y no lineal
dados.
8
(Hasta 0
puntos)
No se determina
el orden del
modelo ni se
encuentra el
modelo Box
Jenkins de los
sistemas lineal
y no lineal
dados.
8
(Hasta 0
puntos)
El estudiante
no participa en
el foro
indicando el
enlace del video
solicitado como
evidencia del
desarrollo de la
práctica.
25
ident de
MATLAB®.
Análisis de
los datos
obtenidos y
selección del
mejor
modelo.
Aspectos
evaluados
Aportes del
estudiante
para la
consolidación
del
documento
colaborativo.
Estructura del
informe del
desarrollo
Etapa 3.
para la
identificación
de modelos
por medio de
ident de
MATLAB®.
(Hasta 25
puntos)
hallados y/o no
se evidencia
explicación del
desarrollo
realizado.
(Hasta 12
(Hasta 0
puntos)
puntos)
El estudiante
aporta el
El estudiante
El estudiante
análisis y
aporta el
no participa en
discusión de los
análisis y
el foro
datos obtenidos
discusión de
aportando el
del desarrollo
los datos
análisis y
de la actividad,
obtenidos del
discusión de los
pero no justifica
desarrollo de
datos obtenidos
5
de manera
la actividad y
ni indica el
adecuada la
selecciona el
modelo
selección del
mejor modelo
matemático
modelo
matemático.
seleccionado.
matemático que
relaciona.
(Hasta 5
(Hasta 2
(Hasta 0
puntos)
puntos)
puntos)
Niveles de desempeño de la actividad
colaborativa
Puntaje
Valoración
Valoración
Valoración
alta
media
baja
El estudiante
presenta
aportes
El estudiante
El estudiante
significativos
presenta
no presenta
para la
algunos aportes
aportes
construcción y
significativos
significativos
consolidación
para la
para la
del trabajo
construcción y
construcción y
5
colaborativo
consolidación
consolidación
de acuerdo a
del trabajo
del trabajo
las
colaborativo.
colaborativo.
indicaciones
dadas en la
guía.
(Hasta 5
(Hasta 2
(Hasta 0
puntos)
puntos)
puntos)
El documento
Aunque el
presenta una
documento
No se hace
excelente
presenta una
entrega del
estructura está estructura base,
documento
nombrado de la misma carece
consolidado
acuerdo a las
de algunos
5
como evidencia
indicaciones
elementos
del desarrollo
dadas, el
solicitados, no
colaborativo del
formato del
corresponde al
grupo.
informe es el
formato y/o
solicitado,
nombre
presenta
buena
redacción y
ortografía y
aplica las
normas APA.
(Hasta 5
puntos)
Se desarrolla
de manera
plena los
diferentes
ejercicios
planteados en
la guía de
actividades, se
relacionan los
Contenido
enlaces de los
del
videos
documento
correspondient
consolidado.
es al desarrollo
de la práctica
y se evidencia
la participación
de todos los
integrantes del
grupo.
(Hasta 10
puntos)
Las fuentes de
información
son
debidamente
referenciadas,
son
Representaci
actualizadas,
ón de fuentes
especializadas
de
y de alta
información
confiabilidad
utilizadas.
como fuente
de
información.
(Hasta 5
puntos)
solicitado y/o la
aplicación de
las normas APA
no es correcta.
(Hasta 2
puntos)
(Hasta 0
puntos)
Se evidencia el
No se
desarrollo de
desarrollan los
algunos de los
ejercicios
ejercicios
planteados y el
planteados y/o
documento
no se
entregado no
relacionan
contiene los
todos los
enlaces de los
enlaces de los
videos del
videos
desarrollo de la
elaborados y/o
actividad
no hay
práctica y no
participación de
hay
todos los
participación de
integrantes del los integrantes
grupo.
del grupo.
(Hasta 5
puntos)
(Hasta 0
puntos)
No se
Aunque
relacionan
relaciona
fuentes de
algunas fuentes
información
de información utilizadas para
estas no están el desarrollo de
debidamente
las actividades
referenciadas. planteadas en la
guía.
(Hasta 3
puntos)
10
5
(Hasta 0
puntos)
Calificación final
100