guía docente de la asignatura: modelado y simulación de sistemas

GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA:
MODELADO Y SIMULACIÓN DE SISTEMAS
TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA
CURSO: 2012-2013
Guía Docente
1. Datos de la Asignatura
Nombre Modelado y Simulación de Sistemas
Materia Modelado y Simulación de Sistemas
Módulo Materias Específicas
Código 507103005
Titulación Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática
Pan de Estudios 2009
Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
Tipo Obligatoria
Periodo Lectivo Segundo cuatrimestre
Curso
3º
Idioma Español
ECTS 6
Horas/ECTS 30
Carga total de trabajo (horas) 180
Horario clases teoría
Aula
Horario clases prácticas
Lugar
1. Datos del profesorado
Profesor Responsable
Departamento
Área de Conocimiento
Ubicación del despacho
Teléfono
Correo electrónico
URL/WEB
Horario atención/Tutorías
Ubicación durante las
tutorías
Jose Manuel Cano Izquierdo
Ingeniería de Sistemas y Automática
Ingeniería de Sistemas y Automática
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, ETSII,
Planta 1
968 33 89 21
[email protected]
http://www.disa.upct.es/Personal/josemanuel_cano.html
http://www.disa.upct.es/Personal/josemanuel_cano.html
Despacho
3. Descripción de la Asignatura
3.1 Presentación
La asignatura “Modelado y Simulación de Sistemas” que se cursa dentro del Grado de
Ingeniería Electrónica Industrial y Automática tiene como objetivo que el alumno adquiera
conocimientos en las áreas de modelado e identificación de sistemas y la implementación de
modelos en herramientas de simulación. Así mismo se pretende que el alumno adquiera
conocimientos sobre los principios básicos de funcionamiento de los simuladores y sea capaz
de analizar los resultados que proporcionan de una forma crítica.
3.2 Ubicación en el plan de estudios
La asignatura “Modelado y Simulación de Sistemas” tiene carácter cuatrimestral y se cursa en
el segundo cuatrimestre del tercer curso.
3.3 Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional
El modelado y la simulación de sistemas se han configurado como herramientas básicas en
múltiples facetas: estudio del comportamiento de los sistemas el desarrollo de sistemas de
control, la preparación y entrenamiento de operarios … El modelo matemático es,
generalmente, el punto de partida para diseñar desarrollar y ajustar los sistemas de control. La
posibilidad de disponer de simuladores permite verificar los diseños de forma sencilla asi como
analizar diferentes escenarios de funcionamiento de forma ágil y con unos costes muy
inferiores a los que implicarían las pruebas en otro tipo de escenarios.
En el perfil de un ingeniero en electrónica industrial y automática resulta fundamental
disponer de los conocimientos que le permitan desarrollar modelos de diferentes sistemas
físicos (mecánicos, eléctricos, fluídricos, térmicos …) así como utilizar herramientas de
simulación o implementar simuladores utilizando programación a más bajo nivel. Por último es
necesario poder hacer un estudio crítico de los resultados obtenidos mediante simulación para
poder asumir la validez de los mismos.
3.4 Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones
Para un correcto aprovechamiento de la asignatura resultan básicos los conocimientos de
asignaras como: Física I y II, Química General, Fundamentos de Electrónica Industrial,
Mecánica de Fluidos, Transmisión de Calor, Termodinámica Aplicada, Electrotecnia, Regulación
Automática, Control por computador e Informática Aplicada.
3.4 Medidas especiales previstas
4. Competencias
4.1 Competencias específicas de la asignatura
Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e
instrumentación de procesos químicos
4.2 Competencias genéricas/transversales
COMPETENCIAS INSTRUMENTALES
 T1.1. Capacidad de análisis y síntesis
 T1.2. Capacidad de organización y planificación
 T1.3. Comunicación oral y escrita en lengua propia
 T1.4. Comunicación oral y escrita en lengua extranjera
 T1.5. Habilidades básicas computacionales
 T1.6. Capacidad de gestión de la información
 T1.7. Resolución de problemas
 T1.8. Toma de decisiones
COMPETENCIAS PERSONALES
 T2.1. Capacidad crítica y autocrítica
 T2.2. Trabajo en equipo
 T2.3. Habilidades en las relaciones interpersonales
 T2.4. Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar
 T2.5. Habilidades para comunicarse con expertos de otros campos
 T2.6. Reconocimiento de la diversidad y la multiculturalidad
 T2.7. Sensibilidad hacia temas medioambientales
 T2.8. Compromiso ético
COMPETENCIAS SISTEMÁTICAS
 T3.1. Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica
 T3.2. Capacidad de aprender
 T3.3. Adaptación a nuevas situaciones
 T3.4. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)
 T3.5. Liderazgo
 T3.6. Conocimiento de otras culturas y costumbres
 T3.7. Habilidad de realizar trabajo autónomo
 T3.8. Iniciativa y espíritu emprendedor
 T3.9. Preocupación por la calidad
 T3.10. Motivación de logro
4.3 Competencias específicas del título
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS MULTIDISCIPLINARES
 E1.1. Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización
de empresas, expresión gráfica e informática, que capaciten al alumno para el
aprendizaje de nuevos métodos y teorías
 E1.2. Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones,
cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes laborales y
otros trabajos análogos
 E1.3. Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el
ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial
COMPETENCIAS PROFESIONALES
 E2.1. Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la
ingeniería industrial que tengan por objeto, el área de la Ingeniería Química, la
construcción, reforma, reparación, demolición, fabricación, instalación, montaje o
explotación de: estructuras, equipos mecánicos. Instalaciones energéticas,
instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos
de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales
 E2.2. Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado
complimiento
 E2.3. Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las
soluciones técnicas
 E2.4. Capacidad de dirección, organización y planificación en el ámbito de la empresa y
otras instituciones
OTRAS COMPETENCIAS
 E3.1. Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa
 E3.2. Experiencia internacional a través de programas de movilidad
4.4. Resultados del aprendizaje
Al finalizar de cursar la asignatura el alumno deberá ser capaz de:
1. Obtener un modelo de un sistema físico.
2. Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a
una identificación de los mismos
3. Realizar una identificación del sistema de forma experimental, diseñando la
experimentación necesaria para la recogida de datos así como la elección del modelo
más adecuado.
4. Diseñar la estructura de un simulador para el proceso.
5. Implementar el simulador utilizando diferentes herramientas de simulación.
6. Diseñar la experimentación adecuada para verificar la validez del simulador propuesto.
7. Programar los métodos numéricos necesarios para la implementación de simuladores
utilizando lenguajes de programación.
8. Analizar críticamente los resultados obtenidos en simulación, proponer una
interpretación a los mismos y, en su caso, detectar problemas que pudiesen poner en
duda la validez de los mismos.
5. Contenidos
5.1 Contenidos según el plan de estudios
Modelado de Sistemas. Modelos matemáticos. Métodos de Identificación. Diseño y desarrollo
de simuladores. Herramientas informáticas para la implantación de simuladores. Métodos
numéricos para simulación. Simulación y análisis de resultados.
5.2 Programa de teoría
UD 1. MODELADO
Tema 1. Modelado de sistemas
Tema 2. Modelos Matemáticos
UD 2. IDENTIFICACIÓN
Tema 3. Modelos de “Caja Negra”
Tema 4. Identificación de parámetros
Tema 5. Aspectos prácticos
UD 3. SIMULACIÓN
Tema 6. Diseño del simulador
Tema 7. Simulación con Simulink
Tema 8. Simulación con Matlab
UD 4. MÉTODOS NUMÉRICOS
Tema 9. Problemas de Integración Numérica
Tema 10. Métodos Numéricos para resolución de ecuaciones diferenciales
Tema 11. Problemática de los métodos numéricos
UD 5. ANALISIS DE RESULTADOS
Tema 12. Estadísticos básicos
Tema 13. Análisis del error
5.2 Programa de Prácticas
Sesiones de laboratorio:
Se plantearán un conjunto de sesiones de prácticas que permitan que el alumno plasme en
problemas concretos los diferentes aspectos que se ha recogido en las clases teóricas
Práctica 1. Introducción a Matlab y Simulink
Práctica 2. Identificación de sistemas con Matlab
Práctica 3. Simulación con Simulink
Práctica 4. Simulación con Matlab
Práctica 5: Implementación de métodos Numéricos
Práctica 6: Validación de simuladores
6. Metodología docente
6.1 Actividades formativas de E/A
Actividad
Trabajo del profesor
Clase de teoría
Clase expositiva en la
que se trataran los
aspectos más relevantes
de cada tema.
Resolución de dudas de
los alumnos
Clase de problemas
Se resolverán problemas
tipo clase. Se
propondrán problemas
para que los resuelvan
los alumnos.
Clases prácticas en el
laboratorio
Trabajos en grupo y
exposición
Tutorías
Exámenes
Se plantearán problemas
prácticos donde el
alumno pueda aplicar los
conocimientos y
capacidades adquiridas,
ya sea en sistemas reales
como en simulaciones
Se planteará el
desarrollo de un trabajo
que refleje alguno de los
temas de la asignatura y
una posterior defensa
del mismo ante el resto
de los alumnos
Resolución de dudas
sobre cualquier aspecto
relacionado con la
asignatura
Evaluación escrita
individual (examen
oficial)
Trabajo del estudiante
Presencial: Toma de apuntes,
planteamiento de dudas
No presencial: Estudio de la materia,
ampliación de los apuntes con búsqueda
en la bibliografía
Presencial: Participación en la resolución
de los problemas, planteamiento de
dudad
No presencial: Repaso de los problemas
resueltos, resolución de problemas
propuestos, búsqueda de nuevos
problemasPresencial: Manejo de los equipos,
realización de experimentos.
Programación y manejo de simuladores
No presencial: Preparación de los
informes de practicas
Presencial: Propuesta del trabajo,
resolución de dudas y exposición del
mismo. Participación en la exposición de
los trabajos del resto de alumnos
No presencial: Preparación de la
exposición con el grupo
Presencial: Resolución de dudas, revisión
de exámenes
No presencial: Consultas mediante
internet
Presencial: Realización del examen
oficial
ECTS
0.7
1.5
0.7
0.7
0.7
0.3
0.6
0.3
0.4
0.1
6.0
7. Evaluación
7.1 Técnicas de evaluación
Instrumentos
Realización/criterios Ponderación
Prueba escrita
teoría
Competencias
genéricas (4.2)
evaluadas
T1.1, T3.2
Resultados
(4.4) evaluados
10 cuestiones para
Hasta 40 %
1,2,3,4
evaluar los
conocimientos
teóricos
Prueba escrita
2 ejercicios de
Hasta 40 %
T1.5, T1.7, T3.1, 2,5,6
problemas
carácter práctico del
T3.7, E1.2
tipo de los que se
hayan resuelto en
clase
Ejercicios
Resolución de
Hasta 10%
T1.7, T2.1, T3.7, 5,6,7
propuestos
ejercicios
propuestos
Trabajo en
Informe y exposición Hasta 10%
T2.2, T2.3
2,3,4,5
grupo
del trabajo en grupo
Informe
Informe sobre las
Hasta 20%
T1.1, T3.7, E1.2, 2,5,6
Individual de
prácticas de
prácticas
laboratorio
(1) Será necesario obtener una nota mínima tanto en la prueba escrita de teoría como en la de
problemas
(2) La presentación de un informe de prácticas adecuado será un requisito obligatorio para
poder aprobar la asignatura
7.2 Mecanismos de control y seguimiento
Para el seguimiento del aprendizaje se utilizaran los siguientes mecanismos:
-Cuestiones planteadas en clase
-Resolución de problemas por parte de los alumnos en clase
-Elaboración de listas de asistencia a las prácticas y realización de las mismas
-Presentaciones orales de los trabajos en grupo
8. Distribución de la carga de trabajo del alumnado
9. Recursos y bibliografía
9.1 Bibliografía básica



Woods, R., Lawrence K, “Modeling and Simulation of Dynamic Systems”, Prentice Hall
1997.
Bosch P., Klauw A., “Modeling, Identification and Simulation of Dynamical Systems”,
CRC Press, 1994.
Burden R., Faries J., “Análisis Numérico”, Grupo Editorial Iberoamérica, 1985
9.2 Bibliografía complementaria




Wayne Bequete, B., “Process dynamics. Modeling, analysis and simulation”, Prentice
Hall, 1998
Ljung, L., “System Identification. Theory for the User”, Prentice Hall, 1999
Pinto, E., Matía, F., “Fundamentos de Control con Matlab”, Prentice Hall, 2010
Bishop, R., “Modern Control Systems Analysis & Design” Addison Wesley, 1997
9.3 Recursos en red y otros recursos
Comité Español de Automática CEA
http://www.cea-ifac.es/noticias/noticias/
RIAI: Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial
http://riai.isa.upv.es/
ISA Sección Española
http://www.isa-spain.org/
Revista Automática e Instrumentación
http://www.grupotecnipublicaciones.com/publicaciones/automatica-e-instrumentacion.html
IEEE Control Systems Society
http://www.ieeecss.org/main/