Control Clasico

MANUAL DE LA
ASIGNATURA
MTMT-SUPSUP-XXX
REV00
INGENIERÍA MECATRÓNICA
CONTROL CLÁSICO
F-RPRP-CUPCUP-17/REV:00
DIRECTORIO
Secretario de Educación Pública
Dr. Reyes Taméz Guerra
Subsecretario de Educación Superior
Dr. Julio Rubio Oca
Coordinador de Universidades Politécnicas
Dr. Enrique Fernández Fassnacht
PAGINA LEGAL
Carlos Alejandro de Luna Ortega – (Universidad Politécnica de
Aguascalientes)
Primera Edición: 2006
DR  2005 Secretaría de Educación Pública
México, D.F.
ISBN-----------------
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN -------------------------------------------------------------------------------- 1
FICHA TÉCNICA --------------------------------------------------------------------------------- 2
IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE -------------------- 4
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE ----------------------------------------------------- 6
LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN -------------------------------------------------- 10
DESARROLLO DE PRÁCTICA ---------------------------------------------------------- 11
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN ------------------------------------------------- 18
GLOSARIO --------------------------------------------------------------------------------------- 34
BIBLIOGRAFÍA --------------------------------------------------------------------------------- 37
INTRODUCCIÓN
Esta asignatura contribuye con los conocimientos y habilidades del estudiante
de ingeniería mecatrónica para realizar el control de un sistema con las
técnicas que habitualmente se utilizan en el control clásico. Así como posibilita
al estudiante a tener nuevas herramientas para un estudio mas profundo en un
futuro.
En la actualidad, la industria ha visto que la mejor manera de poder tener un
mejor rendimiento de los equipos que utiliza es realizar un análisis previó a la
instalación y su manera ver la forma en que reacciona y sus correcciones
pertinentes, de esta manera el Control Clásico surge como la manera ideal de
realizar dicho análisis y correcciones para el buen funcionamiento de los
equipos en la industria.
El control clásico analiza de una manera off-line, fuera de línea sin necesidad
de arrancar el sistema y ver que sucede, que tomando el modelo matemático
de los sistemas es suficiente para ver como se comportará con entradas que va
a recibir, como corregir y que aspectos importantes se pueden ver mediante la
frecuencia, para asegurar un buen funcionamiento del equipo con un control
adecuado y dejando que el sistema no provoque problemas, y todo obtenido de
un modelo matemático y de los sistemas de análisis que se han desarrollado
para poder hacer el análisis sin necesidad de perder dinero en un análisis real,
sino con una simulación lo más cercana a la realidad.
Esta materia contribuye al estudiante a darle una visión de las formas de poder
analizar el comportamiento de cualquier sistema, como obtener su error, y
como corregirlo, para obtener salidas siempre deseadas, pero de una manera
de simulación, sin necesidad de tener los grandes equipos físicos, para ver si
las acciones podrían funcionar en las correcciones realizadas.
1
FICHA TÉCNICA
FICHA TÉCNICA
Nombre:
CONTROL CLÁSICO
Clave:
Justificación:
Objetivo:
Pre requisitos:
En esta asignatura se estudian las técnicas de control clásico que permiten
mejorar el rendimiento de los equipos industriales, a través de un análisis
previo a su implementación para observar su comportamiento que permitan
ejecutar las correcciones pertinentes.
Desarrollar la capacidad en el alumno para diseñar, implementar y sintonizar
controladores, considerando el análisis de estabilidad del sistema y la
aplicación de diferentes técnicas de control continuo.
• Análisis de Ecuaciones diferenciales
• Simulación en software y programación
• Física, Química y Electrónica Analógica
• Modelado y Simulación de sistemas
Capacidades y/o Habilidades
•
•
•
•
•
•
•
•
Expresar sistemas físicos en sistemas retroalimentados para su análisis
Emplear el análisis de la respuesta de tiempo para ver la estabilidad de los sistemas
Calcular el error en un estado estable
Crear acciones de control sobre los errores de estado estable
Analizar los sistemas mediante el lugar geométrico de raíces
Definir sistemas de control a partir del lugar geométrico de raíces
Analizar las perturbaciones de los sistemas
Analizar los sistemas mediante la frecuencia
TEORÍA
UNIDADES DE APRENDIZAJE
Respuesta de tiempo
Estimación de tiempo (horas) Sistemas Retroalimentados
necesario para transmitir el
Error en estado estable
aprendizaje al alumno, por
Acciones de Control
Unidad de Aprendizaje:
Lugar Geométrico de Raíces
Análisis de perturbaciones y
variaciones paramétricas
Análisis de Frecuencia
Total
de
horas
por
cuatrimestre:
Total de horas por semana:
Créditos:
PRÁCTICA
presencial
5
15
10
15
5
No
presencial
0
0
0
3
2
presencial
0
3
0
7
2
No
presencial
0
0
0
3
4
15
0
3
3
10
0
0
0
105
7
7
Bibliografía:
1.
Bolton, W. Mecatrónica. Sistemas de control electrónico en
ingeniería mecánica y eléctrica. Segunda Ed. Alfaomega.
2.
Eronini, Umez-Eronini, Dinámica de Sistemas y Control, Primera
Edición, Thomson, México.
3.
Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de Control Moderna,
Moderna Cuarta Edición,
Prentice Hall, México.
4.
Lewis H. Paul y Yang Chang, Sistemas de Control en Ingeniería,
Ingeniería
Primera Edición, Prentice Hall.
5.
Ogata, Katsuhiko, Problemas de Ingeniería de Control Utilizando
Matlab, Primera Edición, Prentice Hall.
Matlab
6.
Nise.. Sistemas de control
control para ingeniería.
ingeniería Editorial Patria Cultural.
México
IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Unidades de
Aprendizaje
Respuesta de
tiempo
Resultados de
Aprendizaje
El
alumno
reconoce
y
representa
la
respuesta
de
sistemas,
así
como ubica los
polos y ceros del
sistema propio.
Criterios
Criterios de Desempeño
La persona es competente cuando:
Evidencias
(EC, EP, ED, EA)
Identifica la respuesta transitoria
y de estado estable de un
sistema, así como mediante la
gráfica puede obtener la función
de transferencia.
EC: Respuesta transitoria y
estado estable en sistemas
de primer orden, segundo
orden y orden superior
Ubica los polos y ceros de un
sistema, así como mediante ellos
puede definir si el sistema es
estable o inestable
EC: Polos y ceros de un
sistema de primer orden,
segundo orden y orden
superior.
Total
Hrs.
5
Analiza y diseña sistemas
EC y EP: Análisis y diseño de
retroalimentados a partir de
sistemas retroalimentados
sistemas físicos
Sistemas
Retroaliment
ados
Error en
estado
estable
Acciones de
Control
Comprende y utiliza el algebra de
bloques para realizar una
reducción de sistemas y obtener
la función de transferencia o el
espacio de estados
EC: Algebra de Bloques y
reducción de sistemas
Emplea la regla de Mason para
analizar el flujo de señales de los
sistemas retroalimentados
EC y EP: Gráfica de flujo de
señales
EC: Regla de Mason
EC y EP: Gráfica de flujo de
señales a partir de
ecuaciones de estado.
El alumno evalúa
los sistemas
retroalimentados y
analiza el error en
estado estable
para ver las
formas de la
corrección.
Emplea señales de prueba para
evaluar el error en los sistemas
retroalimentados y analizar el
error obtenido.
EC: Entradas de prueba,
evaluación del error, error
en
sistemas
retroalimentados,
especificaciones del error.
10
El alumno
analiza la
Analiza el criterio de estabilidad
de Routh en sistemas
EC: Criterio de estabilidad
de Routh
23
El alumno diseña y
analiza sistemas
retroalimentados a
partir de funciones
de transferencia o
de ecuaciones de
estado
13
Unidades de
Aprendizaje
Resultados de
Aprendizaje
estabilidad de
un sistema y las
acciones de
control para
quitar el error
en estado
estable.
Lugar
Geométrico
de Raíces
Análisis de
perturbacione
sy
variaciones
paramétricas
Análisis de
Frecuencia
El alumno analiza
el lugar
geométrico de
raíces para ver la
estabilidad del
sistema, así como
diseña sistemas
de control a partir
del LGR.
El alumno analiza
las perturbaciones
que pueden influir
en los sistemas
retroalimentados
así como el uso de
las variaciones
paramétricas en
dichos sistemas.
El alumno analiza
el sistema
mediante la
frecuencia para
ver su estabilidad
mediante varios
métodos de
análisis.
Criterios
Criterios de Desempeño
La persona es competente cuando:
Evidencias
(EC, EP, ED, EA)
Total
Hrs.
retroalimentados
Emplea y aplica los sistemas de
control para poder corregir el
error en estado estable.
EC y EP: Control ON-OFF,
Control
Proporcional,
Control Integral, control
Proporcional-Integral,
control
ProporcionalDerivado,
control
Proporcional-DerivadoIntegral.
Analiza criterio de Zieger-Nichols
en el control PID.
EC: Criterio
Nichols
de
Ziegler-
Opere el método de LGR para EC: Método de LGR,
interpretar la estabilidad de los Graficación del LGR,
sistemas retroalimentados
Interpretación del LGR
EP: Diseño de sistemas de
control mediante LGR,
Diseñe sistemas de control Compensador de adelanto,
mediante el LGR.
compensador de atraso,
compensador de atrasoadelanto.
13
Analiza las perturbaciones y las EC y EP: Análisis de
variaciones paramétricas en los perturbaciones y
sistemas retroalimentados.
variaciones paramétricas.
16
Analiza mediante la frecuencia los
sistemas retroalimentados en
cuando a si estabilidad para
poder obtener una idea de la
corrección a realizar.
EC: Análisis de Bode,
Diagramas Polares,
Diagrama y criterio de
Nyquist, Análisis de
estabilidad, Análisis
mediante la carta de
Nichols.
10
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE
Resultados de
Aprendizaje
El
alumno
reconoce
y
representa
la
respuesta
de
sistemas,
así
como ubica los
polos y ceros del
sistema propio.
Criterios de Desempeño
Identifica
la
respuesta
transitoria y de estado estable
de un sistema, así como
mediante la gráfica puede
obtener
la
función
de
transferencia.
Ubica los polos y ceros de un
sistema, así como mediante
ellos puede definir si el
sistema es estable o inestable
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
EC:
Respuesta
transitoria y estado
estable en sistemas de
primer orden, segundo
orden y orden superior
Instrumento
de evaluación.
Cuestionario
EC: Polos y ceros de un
sistema de primer orden,
segundo orden y orden
superior.
El alumno diseña y
analiza sistemas
Analiza y diseña sistemas
retroalimentados a
EC y EP: Análisis y diseño
retroalimentados a partir de
partir de funciones
de sistemas
sistemas físicos
de transferencia o
retroalimentados
de ecuaciones de
estado
Cuestionario
Lista de
cotejo
Técnicas de
aprendizaje
Espacio educativo
Aula
Lab.
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
HP
HNP
HP
HNP
Exposición del
Profesor
Exposición del
alumno
Discusión en
grupos
Lluvia de
Ideas
X
5
0
0
0
Exposición del
profesor
Resolución de
ejercicios
X
3
0
1
0
6
Resultados de
Aprendizaje
Criterios de Desempeño
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Comprende y utiliza el algebra
de bloques para realizar una
reducción de sistemas y
EC: Algebra de Bloques y
obtener
la
función
de
reducción de sistemas
transferencia o el espacio de
estados
Técnicas de
aprendizaje
Lista de
cotejo
Exposición del
profesor
X
Cuestionario
Lista de
cotejo
Exposición del
profesor
Exposición del
alumno
Resolución de
ejercicios
Práctica
mediante la
acción
X
EC y EP: Gráfica de flujo
de señales
Emplea la regla de Mason para
analizar el flujo de señales de
los sistemas retroalimentados EC: Regla de Mason
EC y EP: Gráfica de flujo
de señales a partir de
ecuaciones de estado.
El alumno evalúa
los sistemas
retroalimentados y
analiza el error en
estado estable
para ver las
formas de la
corrección.
Emplea señales de prueba
para evaluar el error en los
sistemas retroalimentados y
analizar el error obtenido.
Analiza el criterio de
estabilidad de Routh en
sistemas retroalimentados
Espacio educativo
Instrumento
de evaluación.
EC: Entradas de prueba,
evaluación del error,
error en sistemas
retroalimentados,
especificaciones del
error.
Cuestionario
Lista de
cotejo
EC: Criterio de
estabilidad de Routh
Cuestionario
Exposición
Lluvia de
Ideas
Investigación
Exposición
Resolución de
ejercicios
Aula
Lab.
HP
HNP
HP
HNP
4
0
0
0
3
0
2
0
X
10
0
0
0
X
4
0
0
0
X
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
7
Resultados de
Aprendizaje
Criterios de Desempeño
Emplea y aplica los sistemas
de control para poder corregir
el error en estado estable.
Analiza criterio de ZiegerNichols en el control PID.
El alumno analiza
el lugar
geométrico de
raíces para ver la
estabilidad del
sistema, así como
diseña sistemas
de control a partir
del LGR.
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Técnicas de
aprendizaje
Aula
Lab.
X
X
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
HP
HNP
HP
HNP
2
3
7
3
Cuestionario
Lista de
cotejo
EC: Criterio de ZiegerNichols
Cuestionario
Exposición
Resolución de
ejercicios
X
4
0
0
0
Cuestionario
Exposición
Investigación
X
3
0
0
0
Lista de
cotejo
Práctica
mediante la
acción
2
2
2
4
EP: Diseño de sistemas
de control mediante
LGR, Compensador de
adelanto, compensador
de atraso, compensador
de atraso-adelanto.
Exposición
Resolución de
ejercicios
Simulación
Práctica
mediante la
acción
Espacio educativo
EC y EP: Control ON-OFF,
Control Proporcional,
Control Integral, control
Proporcional-Integral,
control ProporcionalDerivado, control
Proporcional-DerivadoIntegral.
Opere el método de LGR para
EC: Método de LGR,
interpretar la estabilidad de los
Graficación del LGR,
sistemas retroalimentados
Interpretación del LGR
Diseñe sistemas de control
mediante el LGR.
Instrumento
de evaluación.
X
8
Resultados de
Aprendizaje
El alumno analiza
las perturbaciones
que pueden influir
en los sistemas
retroalimentados
así como el uso de
las variaciones
paramétricas en
dichos sistemas.
El alumno analiza
el sistema
mediante la
frecuencia para
ver su estabilidad
mediante varios
métodos de
análisis.
Criterios de Desempeño
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Analiza las perturbaciones y
EC y EP: Análisis de
las variaciones paramétricas
perturbaciones y
en
los
sistemas
variaciones
retroalimentados.
paramétricas.
Analiza mediante la frecuencia
los sistemas retroalimentados
en cuando a si estabilidad
para poder obtener una idea
de la corrección a realizar.
EC: Análisis de Bode,
Diagramas Polares,
Diagrama y criterio de
Nyquist, Análisis de
estabilidad, Análisis
mediante la carta de
Nichols.
Instrumento
de evaluación.
Técnicas de
aprendizaje
Cuestionario
Lista de
cotejo
Exposición
Investigación
Práctica
mediante la
acción
Cuestionario
Lista de
cotejo
Exposición
Espacio educativo
Aula
Lab.
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
HP
HNP
HP
HNP
X
10
0
3
3
X
10
0
0
0
9
LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN
Los lineamientos de evaluación pueden variar dependiendo de las políticas de evaluación de cada Universidad.
La evaluación será por evidencias
EVIDENCIAS
DESEMPEÑO
PRODUCTO
Desempeño del alumno
Ejercicios
Proyecto integrador
CONOCIMIENTOS
Cuestionarios por evidencia o
conjunto de evidencias
Evaluación Integradora
La evaluación de cada evidencia será mediante un instrumento de evaluación
La Evaluación Integradora puede ser la recopilación de evidencias no alcanzadas o Evaluación Departamental, la cual
evalúa que se ha alcanzado el objetivo general de la asignatura.
El Proyecto Integrador puede ser la presentación, el reporte y armado de un proyecto final que involucre los
conocimientos adquiridos que puede ser evaluado junto al profesor titular con otros profesores que le den una vista
objetiva al proyecto.
10
DESARROLLO DE PRÁCTICA
DESARROLLO DE PRACTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
CONTROL CLASICO
Nombre:
Número :
Resultado de
aprendizaje:
Justificación
Sistemas Retroalimentados
1
Duración
(horas) :
1
El alumno Analiza y diseña sistemas retroalimentados
La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el
análisis y diseño de sistemas retroalimentados de sistemas físicos.
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Sector Industrial
Actividades a desarrollar:
1. Tomar un sistema físico y representarlo en un modelo de sistema
2. retroalimentarlo y representarlo en algún software de simulación.
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Análisis y diseño de sistemas retroalimentados
11
DESARROLLO DE PRACTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
CONTROL CLÁSICO
Nombre:
Número :
Regla de Mason
2
Duración
(horas) :
2
Resultado de
aprendizaje:
El alumno gráfica el flujo de señales a partir de ecuaciones de estado y de
funciones de transferencia
Justificación
La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante la
simulación en software adecuado.
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Sector Industrial
Actividades a desarrollar:
1. Tomar varios sistemas retroalimentados obtenidos en clase y aplicarles la gráfica de flujo de
señales
2. Tomar los sistemas en forma de gráfica de flujo y aplicarles la regla de Mason mediante un
software de simulación e interpretar los resultados.
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Gráfica de flujo de señales a partir de ecuaciones de estado.
12
DESARROLLO DE PRACTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
CONTROL CLÁSICO
Nombre:
Número :
Resultado de
aprendizaje:
Justificación
CONTROLES
3
Duración
(horas) :
10
El alumno arma diferentes tipos de control vistos en clase.
La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el
armado electrónico de sistemas.
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Sector Industrial
Actividades a desarrollar:
1. Armar los controles vistos en clase en sistemas que se presente un error de estado estable
para su corrección
a) Control ON-OFF
b) Control P
c) Control I
d) Control PI
e) Control PD
f) Control PID
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Armado de Control ONON-OFF, Control Proporcional, Control Integral, control ProporcionalProporcional-Integral, control
ProporcionalProporcional-Derivado, control ProporcionalProporcional-DerivadoDerivado-Integral.
13
DESARROLLO DE PRACTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
CONTROL CLÁSICO
Nombre:
LUGAR GEOMETRICO DE RAICES
Número :
3
6
El alumno diseña sistemas de control mediante LGR
Resultado de
aprendizaje:
Justificación
Duración
(horas) :
La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el
armado electrónico de sistemas.
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Sector Industrial
Actividades a desarrollar:
1. Tomar sistemas retroalimentados y simular su LGR en un software de simulación
2. A partir de los resultados obtenidos diseñar un sistema de control para realizar un
compensador de adelanto, un compensador de atraso y un compensador de atraso-adelanto
3. Simular la acción de control de los compensadores en los sistemas
4. Armar de manera física los compensadores y probar su acción de control
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Diseño de sistemas de control mediante LGR, Compensador de adelanto, compensador de atraso,
compensador de atrasoatraso-adelanto.
14
DESARROLLO DE PRACTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
CONTROL CLÁSICO
Nombre:
Análisis de perturbaciones y variaciones paramétricas
Número :
3
Resultado de
aprendizaje:
Justificación
Duración
(horas) :
6
El alumno análiza las perturbaciones y variaciones paramétricas para su comprensión
comprensión..
La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el
armado electrónico de sistemas.
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Sector Industrial
Actividades a desarrollar:
1. Tomar los sistemas retroalimentados vistos en clase y realizarles un análisis de
perturbaciones
2. Realizar las acciones de control y sus variaciones paramétricas.
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Análisis de perturbaciones y variaciones paramétricas.
15
MÉTODO DE EVALUACIÓN
EVALUACIÓN
Unidades de
aprendizaje
aprendizaje
Respuesta
tiempo
Resultados de
aprendizaje
El
alumno
reconoce
y
representa
la
respuesta
de
de
sistemas, así como
ubica los polos y
ceros del sistema
propio.
El alumno diseña y
analiza sistemas
Sistemas
retroalimentados a
Retroalimentado partir de funciones
s
de transferencia o
de ecuaciones de
estado
El alumno evalúa
los
sistemas
retroalimentados y
Error en estado analiza el error en
estado
estable
estable
para
ver
las
formas
de
la
corrección.
El
alumno
analiza
la
estabilidad de
Acciones
de un sistema y las
acciones
de
control
control
para
quitar el error en
estado estable.
El alumno analiza
el lugar geométrico
de raíces para ver
Lugar
la estabilidad del
Geométrico de
sistema, así como
Raíces
diseña sistemas
de control a partir
del LGR.
Enfoque:
(DG)Diagnóstica, (FO)
Formativa, (SU)
Sumativa
Técnica
Instrumento
Instrumento
Total
de
horas
DG,FO,SU
Exposición del
Profesor
Exposición del
alumno
Discusión en
grupos
Lluvia de
Ideas
Cuestionario
5
DG,FO,SU
Exposición del
profesor
Resolución de
ejercicios
Práctica
mediante la
acción
Cuestionario
Lista de cotejo
13
Cuestionario
Lista de cotejo
10
DG, FO, SU
Exposición
Resolución de
ejercicios
Simulación
Práctica
mediante la
acción
Cuestionario
Lista de cotejo
23
DG, FO, SU
Exposición
Práctica
mediante la
acción
Cuestionario
Lista de cotejo
13
DG, FO, SU
Exposición
Lluvia de
Ideas
Investigación
16
El alumno analiza
las perturbaciones
que pueden influir
Análisis
de
en los sistemas
perturbaciones y
retroalimentados
variaciones
así como el uso de
paramétricas
las
variaciones
paramétricas en
dichos sistemas.
El alumno analiza
el
sistema
mediante
la
Análisis
de frecuencia
para
ver su estabilidad
Frecuencia
mediante
varios
métodos
de
análisis.
DG,FO,SU
Exposición
Investigación
Práctica
mediante la
acción
Cuestionario
Lista de cotejo
16
DG,FO,SU
Exposición
Cuestionario
Lista de cotejo
10
17
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
RESPUESTA DE TIEMPO
(CCCC-0101)
0101)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA,
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su
desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
1. Obtenga la ecuación diferencial de la siguiente grafica.
CC0101-01
CUMPLE :
SI
NO
2. Determine la función de transferencia y grafique la respuesta ante una entrada escalón de las
siguientes ecuaciones diferenciales.
CC0101-02
a)
dx
+ 4 x(t ) = 6r (t )
dt
dy
 dy

donde a es constante
+ 2 y  = xy
dx
 dx

b ) a x
18
3. Grafique la respuesta del sistema ante una entrada escalón y diga que tipo de respuesta es.
a ) y 4 + y ′′′ + y ′′ = 0
b) y ′′ + y ′ + y = xSenx
4. Dibuje las respuesta sobreamortiguada, subamortiguada y críticamente amortiguada
5. Obtenga la ubicación de los polos y ceros de los sistemas que se obtuvieron en los ejercicios
anteriores, y mediante este análisis diga si son estables o inestables.
CUMPLE :
SI
NO
19
SISTEMAS
SISTEMAS RETROALIMENTADOS
(CC0102)
(CC0102)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su
desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
1. Obtenga el sistema retroalimentado del siguiente sistema
CC0102
CC01020102-01
CUMPLE :
SI
NO
20
2.
Reduzca el siguiente sistema a bloques
CC0102CC0102-02
3. Del sistema anterior convierta a un diagrama de flujo de señales y aplicando la regla de Mason
determine si el sistema es estable o Inestable. (Proponga los valores de G1, G2, G3, H1 Y H2)
CUMPLE :
SI
NO
21
ERROR EN ESTADO ESTABLE
(CC0103)
(CC0103)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su
desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
1. Para el sistema que se muestra. ¿Qué error en estado estable puede esperarse para una entrada de 15u(t),
20u(t) y u(t)?
CC0103CC0103-01
CUMPLE :
SI
NO
22
2. ¿Cuál es el error en estado estable para una entrada escalón de 15 unidades aplicado al sistema con
retroalimentación unitaria?, mostrado en la figura siguiente, donde:
G (s) =
1000( s + 12)( s + 25)( s + 32)
( s + 61)( s + 73)( s + 87)
CC0103CC0103-02
CUMPLE :
SI
NO
23
ACCIONES DE CONTROL
(CC0104
CC0104)
0104)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de
su desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
24
1. Grafique los circuitos electrónicos de los controles:
a) ON-OFF
b) P
c) I
d) PD
e) PI
f)
PID
2. Sea el sistema de control que se muestra en la figura siguiente, en el cual se utiliza
CC0
CC0104
104-01
un control PID para controlar el sistema. Encontrar los valores de los parámetros Kp,
Ti, y Td utilizando la regla de sintonía de Ziegler-Nichols.
CUMPLE :
SI
NO
25
LUGAR GEOMETRICO DE RAICES
(CC010
(CC0105
0105)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de
su desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
1. Defina ó explique lo siguiente
a) Lugar Geométrico de Raíces
b) Reglas básicas para la construcción del LGR
CC010
CC0105
0105-01
dx
+ 4 x(t ) = 6r (t )
dt
CUMPLE :
SI
NO
2. Instrucciones: Obtenga el modelo matemático del siguiente sistema, la función de
CC010
CC0105
0105-02
transferencia en el tiempo y en LaPlace, dibuje su diagrama de bloques, defina G(s) y
H(s), con ellos trace el lugar geométrico de raíces
26
3. Instrucciones:
Determine que efecto tendría el Lugar Geométrico de Raíces el
agregar s+(4+3j) y s-(4+3j) en el denominador del siguiente sistema:
dx
+ 4 x(t ) = 6r (t )
dt
Calificación:_______
1. Dado el sistema con retroalimentación unitaria de la figura, y con
G (S ) =
K ( s + 6)
( s + 2)( s + 4)( s + 7)( s + 8)
Haga lo siguiente:
a) Trace el LGR
b) Encuentre las coordenadas de los polos dominantes para los cuales ̣=0.8
c) Encuentre la ganancia para la cual ̣=0.8
d) Si el sistema va a estar compensado el cascada, de modo que Ts=1 segundo
y ̣=0.8, encuentre el polo del compensador si el cero del compensador está
CC010
CC0105
0105-03
en -4.5
e) Estudie la validez de su aproximación de segundo orden
f)
Utilice MATLAB o cualquier otro programa para simular los sistemas
compensado y no compensado, y compare los resultados con los esperados.
27
ANALISIS DE PERTURBACIONES Y VARIACIONES PARAMETRICAS
(CC010
(CC0106
0106)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de
su desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
CÓDIGO
ASPECTO
1. Considere el servo sistema con retroalimentación tacométrica que se muestra en la
figura. Obtenga el error cuando están presentes tanto la entrada de referencia R(s)
como la entrada de perturbación D(s). Obtenga también el error en estado
estacionario cuando el sistema está sujeto a una entrada de referencia (rampa
unitaria) y a una entrada de perturbación (entrada escalón de magnitud d)
CC010
CC0106
0106-01
CUMPLE :
SI
NO
28
ANALISIS DE FRECUENCIA
(CC0107
(CC0107)
0107)
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
MATRICULA:
FECHA:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN
CONTROL CLASICO
Sexto Cuatrimestre
NOMBRE DEL EVALUADOR
INSTRUCCIONES
Estimado usuario:
•
•
•
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de
su desempeño o en la entrega de sus productos.
Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.
Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.
CÓDIGO
ASPECTO
1. Analice el siguiente sistema y obtenga:
a) Diagrama de bode
b) Trazas de Nyquist
c) Determine si el sistema es estable con el criterio de estabilidad de Nyquist
d) Proponga un compensador de adelanto para el sistema
e) Diga cual es la diferencia entre el lugar geométrico de raíces y el análisis
de frecuencia
CC0107
CC01070107-01
CUMPLE :
SI
NO
2. Analice el siguiente sistema y obtenga:
CC0107
CC01070107-02
a) El Lugar geométrico de raíces
b) Diagrama de bode
c) Análisis de Nyquist
29
d) Determine si el sistema es estable con el criterio de estabilidad de Nyquist
e) Proponga un controlador PID para el sistema
CUMPLE :
SI
NO
UNIV
UNIVERSIDAD
IVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTES
INGENIERÍA MECATRÓNICA
MECATRÓNICA
EVALUACIÓN DE EJERCICIOS
LISTA DE COTEJO
30
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO:
PRODUCTO:
MATRICULA:
FIRMA DEL ALUMNO:
PARCIAL:
FECHA:
MATERIA:
CLAVE:
NOMBRE DEL MAESTRO:
FIRMA DEL MAESTRO:
INSTRUCCIONES
En la columna
columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o
importante)
Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario
contrario marque
“NO”. En la columna “OBSERVACIONES” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no
cumplidas, si fuese necesario.
Código
Valor
CUMPLE
Característica a cumplir (Reactivo)
OBSERVACIONES
SI
NO
Actitudes
Actitudes Realiza las tareas requeridas de acuerdo a lo indicado,
manteniendo el orden y pulcritud.
Presentación
limpia
El ejercicio es presentado en forma ordenada y
Desarrollo. Aplica adecuadamente los procedimientos
Realizó todas las operaciones y despejes correctamente
Aprendizajes. Se alcanzaron al 100%
aprendizaje
los resultados de
Funcionalidad. Los valores de las incógnitas a determinar son los
correctos.
Habilidades . Trabaja en equipo.
Responsabilidad. Entregó las evidencias en la fecha y hora
señalada
CALIFICACIÓN:
31
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTES
INGENIERÍA MECATRÓNICA
EVALUACIÓN DE PROYECTO INTEGRADOR Y PRÁCTICAS
LISTA DE COTEJO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO:
PRODUCTO:
MATRICULA:
FIRMA DEL ALUMNO:
PARCIAL:
FECHA:
MATERIA:
CLAVE:
NOMBRE DEL MAESTRO:
FIRMA DEL MAESTRO:
INSTRUCCIONES
reactivo
o o el tipo (esencial o
En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactiv
importante.
importante. Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario
marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las
condiciones no cumplidas, si fuese necesario.
Código
Valor
CUMPLE
Característica a cumplir (Reactivo)
OBSERVACIONES
SI
NO
Presentación El reporte cumple con los requisitos de:
a.
b.
c.
Buena presentación
No tiene faltas de ortografía
Maneja
el
lenguaje
técnico
apropiado.
Contenido. El reporte contiene los campos según formato
(Número mínimo de cuartillas, antecedentes, justificación,
introducción,
desarrollo,
indicadores
de
resultados,
conclusiones, fuentes bibliográficas, etc.).
Introducción y Objetivo. La introducción y el objetivo dan una
idea clara del contenido del reporte.
Sustento Teórico. Presenta un panorama general del tema a
desarrollar y lo sustenta con referencias bibliográficas
Desarrollo. Sigue una metodología y sustenta todos los pasos
que se realizaron.
Resultados.
Resultados Cumplió totalmente con el objetivo esperado
Conclusiones. Las conclusiones son claras y acordes con el
objetivo esperado
Responsabilidad. Entregó el reporte en la fecha y hora señalada
CALIFICACIÓN:
32
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE AGUASCALIENTES
INGENIERÍA MECATRÓNICA
EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DEL ALUMNO
GUIA DE OBSERVACIÓN
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO:
PRODUCTO:
MATRICULA:
FIRMA DEL ALUMNO:
PARCIAL:
FECHA:
MATERIA:
CLAVE:
NOMBRE DEL MAESTRO:
FIRMA DEL MAESTRO:
INSTRUCCIONES
Esté tipo de evidencia se evalúa durante el desarrollo de la asignatura
Universidad
ersidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o
En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Univ
importante
Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque
“NO”. En la columna “OBSERVACIONES”indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no
cumplidas, si fuese necesario.
Código
Valor
CUMPLE
Característica a cumplir (Reactivo)
OBSERVACIONES
SI
NO
Actitudes
Realiza las tareas requeridas
manteniendo el orden y pulcritud.
Respeto hacia los demás
Presentación
de acuerdo a lo indicado,
La actividad de aprendizaje es presentada en forma ordenada y
limpia
Uso de Instalaciones
Uso adecuado de mobiliario
No ingerir alimentos en el lugar de trabajo
Participación en el Aula
Resolución de ejercicios
Explicación de tareas
Lluvia de ideas
Habilidades
Trabaja en equipo.
Responsabilidad
Entregó las evidencias en la fecha y hora señalada
Asistencia
CALIFICACIÓN:
CALIFICACIÓN:
33
GLOSARIO
A
Analogía. Relación de semejanza entre cosas distintas
Amplificador. Componente que toma una señal para aumentarla
tantas veces como se requiera en la aplicación.
B
Bosquejo. Traza primera y no definitiva de una obra pictórica y en
general de cualquier producción de ingenio.
C
Carta de Nichols. Lugar geométrico de respuesta de magnitud
constante en lazo cerrado y de respuesta en frecuencia en fase en
lazo cerrado, para sistemas con realimentación unitaria graficadas
sobre el plano de DB en lazo cerrado contra el ángulo de fase.
Ceros. Valores de la variable de la transformada de Laplace,s, que
hacen que la función de transferencia sea cero y cuales quiera raíces
de factores del numerador que sean comunes a la ecuación
característica en el denominador de la función de transferencia.
Compensación. Adición de una función de transferencia en la
trayectoria directa, o trayectoria de retroalimentación, con el fin de
mejorar el desempeño transitorio o de estado estable de un sistema
de control.
Controlador. Subsistema que genera la entrada a la planta o proceso
D
Decibel(DB). El decibel se define como 10 log P, donde P es la
ganancia de potencia de una señal.
Diagrama de Bloques. Representación de la interconexión de
subsistemas que forman un sistema.
Diagrama de Nyquist (traza). Gráfica de respuesta en frecuencia polar
hecha para la función de transferencia en lazo abierto.
34
E
Ecuación Característica. Ecuación formada al igualar a cero el
polinomio característico.
Error. Diferencia entre la entrada y salida de un sistema
Error en estado estable. Diferencia entre la entrada y la salida de un
sistema después que la respuesta libre haya caído a cero.
Estabilidad. Característica de un sistema definida por una respuesta
libre que decae a cero a medida que el tiempo se aproxima al infinito.
F
Función de transferencia. Relación de la salida con la entrada en un
sistema.
G
Ganancia. Cociente entre salida y entrada; se usa por lo generar para
describir la amplificación en el estado estable de la magnitud de
entradas.
I
Inestabilidad. Característica de un sistema definido por una respuesta
libre que crece sin límite a medida que el tiempo tiene al infinito.
L
Linealización. Proceso de aproximar una ecuación diferencial no
lineal con una ecuación diferencial lineal válida para pequeñas
excursiones alrededor del equilibrio.
Lugar geométrico de raíces. El lugar geométrico de polos en lazo
cerrado cuando varía un parámetro de un sistema.
M
Modelo. Arquetipo o punto de referencia para imitarlo o reproducirlo.
35
P
Perturbación. Señal no deseada que corrompe o pertuba la entrada o
salida de una planta o proceso
Polinomio característico. Denominador de la función de transferencia.
Polos. Valores de la variable de transformada de Laplace, s, que hace
que la función de transferencia sea infinita, y cualesquiera raíces de
factores de la ecuación característica en el denominador que sean
comunes en el numerador de la función de transferencia.
R
Regla de Mason. Fórmula de la que se puede hallar la función de
transferencia de un sistema formado por la interconexión de múltiples
subsistemas.
S
Simulación. Acción de darle valores a la función de respuesta para
ver el comportamiento del modelo físico.
Sistema. Conjunto de elementos que llevan a un fin.
Sistema de Lazo Abierto.
retroalimentación de su salida.
Es
un
sistema
que
no
tiene
Sistema de Lazo Cerrado. Es un sistema que tiene retroalimentación
de la salida y puede corregir errores que se presenten.
36
BIBLIOGRAFÍ
BIBLIOGRAFÍA
OGRAFÍA
1. Real Academia Española, Diccionario de la Lengua Española.
http://buscon.rae.es/diccionario/cabecera.htm. Consultado el
17 de Marzo de 2006.
2. Guía Técnica para la elaboración del manual de asignatura.
Coordinación de Universidades Politécnicas. 2005.
3. Bolton, W. Mecatrónica. Sistemas de control electrónico en
ingeniería mecánica y eléctrica. Segunda Ed. Alfaomega.
4. Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de Control Moderna,
Moderna Cuarta Edición,
Prentice Hall, México.
5. Ogata, Katsuhiko, Problemas de Ingeniería de Control Utilizando
Matlab,
Matlab Primera Edición, Prentice Hall.
6. Nise. Sistemas de control para ingeniería. Editorial Patria Cultural.
México
37
38