Créditos ECTS Créditos ECTS: 6
Horas ECTS Criterios/Memorias Traballo do Alumno/a ECTS: 99 Horas de Titorías: 3 Clase Expositiva: 24 Clase Interactiva: 24 Total: 150
Linguas de uso Castelán, Galego
Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007 - 822/2021
Centro Escola Politécnica Superior de Enxeñaría
Convocatoria:
Docencia: Sen docencia (Extinguida)
Matrícula: Non matriculable
O deseño de sistemas de control de robots e/ou procesos industriais é imprescindible para o funcionamento autónomo deste tipo de sistemas. Esta materia enfócase no estudo dos fundamentos de sistemas de control de sistemas discretos e continuos, tanto na súa análise como no seu deseño. O obxectivo dos sistemas de control é proporcionar flexibilidade e autonomía, para permitir que os sistemas robóticos e/ou procesos industriais poidan adaptarse a situacións cambiantes no entorno e reducir a intervención humana. O deseño e implementación dun sistema de control involucra varias disciplinas tales como matemáticas, física, mecánica, electrónica e informática. Nesta materia vanse a introducir os fundamentos e principios básicos para identificar e analizar sistemas físicos para poder deseñar e analizar un sistema de control básico que acoplado ao primeiro permite controlalo para modificar o seu comportamento de acordo a unhas especificacións desexadas.
A memoria verificada do título (MVT) establece os seguintes contidos:
• Introdución aos sistemas de control.
• Identificación de sistemas e función de transferencia.
• Modelado de sistemas dinámicos.
• Estabilidade.
• Análise e identificación da resposta temporal.
• Análise da resposta transitoria.
• Lugar das raíces.
Estes contidos desenvólvense de acordo á seguinte estrutura, onde se indica unha estimación número de horas presenciais (HP) e de horas non presenciais (HNP):
BLOQUE I. Sistemas continuos
Tema 1. Modelo matemático de sistemas dinámicos (6 HP + 10 HNP)
1.1 Introdución.
1.2 Técnicas de control.
1.3 Deseño de sistemas de control.
1.4 Modelado matemático: Sistemas lineais e non lineais. Linealización.
1.5 Función de transferencia, diagrama de bloques e grafos ou fluxos de sinais.
1.5 O concepto de realimentación: Lazo pechado fronte a lazo aberto.
1.6 Modelado de sistemas eléctricos e mecánicos.
Tema 2. Análise de comportamento. Resposta transitoria e estacionaria (6 HP + 10 HNP)
2.1 Función de transferencia. Polos e ceros. Descomposición en fraccións simples.
2.2 Sinais elementais en tempo continuo.
2.3 Sistemas de primeiro e segundo orde. Sistemas de orde superior: Sistema reducido equivalente.
2.3 Resposta transitoria ante sinais de referencia en continuo.
2.4 Errores en estado estacionario de sistemas con realimentación.
2.5 Identificación de sistemas coñecendo a súa resposta.
2.6 Sensibilidade dos sistemas de control á variación de parámetros.
Tema 3. Estabilidade e Análise de sistemas de control no plano s (4 HP + 7 HNP).
3.1 Concepto de estabilidade en sistemas continuos..
3.2 Criterio de estabilidade absoluta de Routh-Hurwitz para sistemas continuos.
3.3 Método do Lugar das raíces e regras xerais para a súa construción .
3.4 Consideración de deseño de parámetros para o lugar das raíces.
Tema 4. Análise no dominio da frecuencia dun sistema continuo (4HP + 7 HNP)
4.1 O concepto de resposta en frecuencia.
4.2 Diagrama de Bode.
4.3 Resposta en frecuencia: Comportamento temporal especificado no dominio da frecuencia.
BLOQUE II. Sistemas discretos
Tema 5. Modelo e estabilidade en sistemas discretos (2 HP + 3 HNP)
5.1 Diferencias entre sistemas de tempo continuo e discreto.
5.2 Función de transferencia de sistemas lineais discretos.
5.3 Diagrama de Bloques y Grafos ou fluxo de sinais.
5.4 Estabilidade en sistemas discretos (plano z). Criterio de estabilidade de Jury para sistemas discretos.
5.5 Estabilidade relativa dun sistema mostrado (2 HP + 3 HNP)
Tema 6. Análise no dominio do tempo e da frecuencia.
6.1 Sinais elementais no tempo discreto e resposta transitoria de sistemas discretos.
6.2. Erros en estado estacionario de sistemas discretos.
6.3. Lugar das raíces en el plano z.
6.4. Resposta en frecuencia.
Sesións interactivas
Os contidos teóricos compleméntanse cunha parte de sesións interactivas na que se ilustrarán os contidos da materia e permitirán que o alumnado desenvolva competencias transversais da titulación. As sesións interactivas realizaranse en sesións de 2 horas, cun total de 12 sesións.
Propónse a realización dunha serie de prácticas a desenvolver nas sesións interactivas:
• PRACTICA 0. Fundamentos de Matlab para o estudo e análise de sistemas de control. (2 HP + 3 HNP)
• PRÁCTICA 1. Función de transferencia, diagrama de bloques e modelado de sistemas. (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 2. Sistemas de primeiro e segundo orde. (8 HP + 12 NHP)
• PRÁCTICA 3: Estabilidade de sistemas de control (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 4. Diagramas de Bode: Comportamento en frecuencias (4 HP + 6 HNP)
• PRÁCTICA 5. Modelado e análise de sistemas discretos (2 HP + 3 HNP)
Bibliografía Básica
• OGATA, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 5ª edición. Prentice Hall, Madrid, 2010
• Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H. Sistemas de control moderno, Pearson Prentice-Hall, Madrid, 2005.
• Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H. Modern Control Systems, Pearson Prentice-Hall, Madrid, 2022.
• OGATA, Katsuhito, Problemas de ingeniería de control utilizando Matlab, Madrid : Prentice Hall, 1999.
• NISE, Norman, Control Systems Engineering. Wiley,2019.
Bibliografía Complementaria:
• Interactive Live Script Control Tutorials for MATLAB and Simulink. https://es.mathworks.com/campaigns/products/control-tutorials.html.
• Control tutorials for Matlab and Simulink. Carnegie Mellow University. http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?aux=Home
• OGATA, Katsuhiko, Sistemas de control en tiempo discreto, Prentice-Hall, México, 1996
• SOLIMAN, Samir S.; SRINATH, Mandyam D., Continuous and discrete signals and systems, Prentice Hall, , 1998
• SALGADO, Mario E.; YUZ, Juan I.; ROJAS, Ricardo A. Análisis de sistemas lineales, Prentice-Hall, CEA, Madrid, 2005.
Na materia trabállase para que o alumnado adquira competencias tanto básicas, como xenerais, transversais e específicas, todas elas recollidas na memoria do grao:
Competencias básicas:
- CB2: Que o alumnado saiba aplicar o seus coñecementos ao seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posúa as competencias que solen demostrarse por medio da elaboración e defensa de argumentos e a resolución de problemas dentro da súa área de estudo.
- CB5: Que o alumnado teña desenvolvido aquelas habilidades de aprendizaxe necesarias para emprender estudios posteriores cun alto grado de autonomía.
Competencias xerais:
- CG1: Coñecemento de materias básicas e tecnoloxías, que lle capacite para o aprendizaxe de novos métodos y tecnoloxías, así como que lle dote dunha gran versatilidade para adaptarse a novas situacións.
- CG3: Capacidade de utilizar ferramentas informáticas para o modelado, a simulación e o deseño de aplicacións de enxeñaría.
- CG4: Saber as necesidades tecnolóxicas da sociedade e a industria, e ser capaz de mellorar servizos e procesos de produción aplicando tecnoloxía actual de robótica, mediante a elección, adquisición e posta en marcha de sistemas robóticos en diferentes aplicacións, tanto industriais como de servizos.
- CG5: Ser capaz de obter e analizar información sobre circuítos, elementos de máquinas, control automático, sensores e sistemas informáticos, co fin último de lograr aplicacións robóticas autónomas e flexibles.
- CG6: Concibir, calcular, deseñar y poñer en marcha algoritmos, equipos ou instalacións no ámbito da robótica, para aplicacións industriais ou de servizos, tendo en conta aspectos de calidade, seguridade, criterios medioambientais, uso racional e eficiente de recursos.
Competencias específicas:
- CE6 - Coñecer fundamentos de electrotecnia e entender o funcionamento das máquinas eléctricas, especialmente motores de CA/CC, e coñecer cales son as fontes de enerxía máis axeitadas para robots fixos ou autónomos.
- CE10 - Analizar e entender a configuración dun sistema de control automático para proceder á súa modificación ou actualización mediante as técnicas que permitan deseñar, configurar e axustar controladores.
- CE11 - Coñecemento das funcións e programación de distintos autómatas no campo da robótica.
Competencias transversais:
- CT1 - Capacidade de análise e síntese.
- CT3 - Capacidade de traballo individual, con actitude autocrítica.
- CT4 - Capacidade para traballar en grupo e abarcar situacións problemáticas de forma colectiva
- CT9 - Habilidade no manexo de tecnoloxías da información e da comunicación (TIC).
- CT12 - Capacidade para resolver problemas mediante a aplicación integrada dos seus coñecementos.
A materia consta tanto de contidos teóricos como prácticos. Na sesión expositivas o profesor exporá os contidos teóricos da materia apoiándose en materiais multimedia que se completarán coa realización de problemas. Fomentarase a participación activa do alumnado nas sesión expositivas. A asistencia ás sesións expositivas é obrigatoria.
As sesións interactivas consistirán no uso dun software de simulación de sistemas de control para estudar e analizar os distintos conceptos introducidos nas sesións expositivas e a realización de montaxes experimentais de sistemas eléctricos para analizar o seu modelado e resposta. Para a realización das prácticas o alumnado disporá de guións que reflexarán o seus obxectivos, material e métodos. A asistencia ás sesións interactivas é obrigatoria.
Para o estudo da materia o alumnado disporá da bibliografía básica da materia, así como do material de apoio que use o profesor, ao que se poderá acceder tamén dende o Campus Virtual da USC.
A avaliación da materia farase mediante as seguintes actividades:
- Exame escrito final: suporá un 50% da nota total. Esta proba constará dunha parte teórica e unha parte práctica de resolución de problemas. Para poder superar o exame será necesario obter unha cualificación de 5 sobre 10 na parte teórica. Unha puntuación global no exame de 4 sobre 10 puntos permitirá facer media co resto de actividades de materia.
- Avaliación das prácticas: a avaliación do traballo práctico realizado polo alumnado nas sesións interactivas suporá un 30% da cualificación final. A asistencia ás sesións interactivas é obrigatoria. Para poder superar a materia será requisito imprescindible ter superadas as prácticas cunha cualificación polo menos o 50% do seu valor total.
- Actividades de avaliación continua: un 15% da nota total virá dada polas actividades de avaliación continua propostas polo profesor durante o semestre.
- Participación nas sesións expositivas, titorías e actividades propostas: suporán un 5% da nota total da materia.
Todo o alumnado ten dereito a asistir ao exame da segunda oportunidade. Se mantén a nota, e tamén o seu peso na nota final, obtida en cada unha das partes: traballo práctico, actividades de avaliación continua e participación activa do alumnado.
A asistencia ás sesións interactivas é obrigatoria, salvo causa xustificada. Non será posible superar a materia salvo que se teña asistido ao 80% das sesións interactivas. A non asistencia ás prácticas impedirá a superación da materia tanto na oportunidade ordinaria como na segunda oportunidade.
Relación entre sistemas de avaliación e competencias avaliadas.
Actividades de avaliación continua, participación nas sesións expositivas, titorías e actividades e exame final: CG1, CG5, CE10, CT1, CT12.
Realización de prácticas: CG5, CG6, CE10, CT1, CT3.
O resto de las competencias serán traballadas pero non avaliadas.
Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na ”Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”, que no seu artigo 16 indica:
A realización fraudulenta de algún exercicio ou proba exixida na avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario que se poida seguir contra o alumno infractor. Se considerará fraudulenta, entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas aos autores e das fontes.
AVALIACIÓN DE ALUMNADO DE SEGUNDA MATRÍCULA
-------------------------------------------------------------
O alumnado de segunda matrícula que teña superadas as prácticas en convocatorias anteriores estará exento da súa realización. En canto ao exame final, o proceso de avaliación continua e participación seguirán o mesmo proceso que o alumnado de primeira matrícula. As cualificacións das prácticas conservaranse se teñen sido superadas (cualificación de polo menos o 50 % do valor das prácticas) durante tres cursos académicos, transcorrido ese período deberanse repetir as prácticas.
AVALIACIÓN DE ALUMNADO CON DISPENSA
------------------------------------------------------------
No caso de alumnado con dispensa de asistencia eximirase da asistencia ás sesións expositivas, pero deberá realizar as prácticas de forma presencial. Se lle aplicarán os mesmos criterios de avaliación que ao resto do alumnado.
A dedicación a actividades presenciais organizase en:
- 24 horas de sesións expositivas (asistencia obrigatoria)
- 24 horas de sesións interactivas (asistencia obrigatoria)
- 4 horas de titorías individuais (asistencia recomendable)
- 3 horas de titorías en grupos pequenos (asistencia recomendable)
- 5 horas de actividades de avaliación (asistencia obrigatoria)
Contémplase ademais unha dedicación de horas non presenciais por parte do alumnado:
- 36 horas revisión teoría e problemas (traballo individual)
- 36 horas preparación de sesións interactivas (traballo individual ou en pequenos grupos).
- 8 horas titorías (traballo individual ou en pequenos grupos)
- 10 horas preparación e revisión do exame final (traballo individual)
Esta distribución temporal sería suficiente para que o/a alumno/a promedio optase á máxima nota posible.
Debido á alta correlación existente entre os conceptos desenvoltos nas sesións expositivas e interactiva, recoméndase ao alumnado constancia no estudo da materia, acudindo ás sesións interactivas cos conceptos xa revisados e traballados. A realización das prácticas supoñen un apoio importante para que os conceptos teóricos queden asentados e facilitarán a comprensión da materia. É recomendable que o alumnado teña superadas as materias de Física I, Física II, Fundamentos de Programación, Matemáticas I e Matemáticas II.