ELC-33103:

Teoría de Control I

Tabla de Contenido

1. Descripción del Curso y Objetivos de Aprendizaje

2. Contenido del Curso

3. Planificación del Curso

4. Material del Curso

5. Material Anexo: Ejercitación

6. Exámenes

7. Asignación

8. Ejercicios Propuestos

9. Diapositivas

10. Textos Recomendados

1. Descripción del Curso y Objetivos de Aprendizaje

ELC-33103, Teoría de Control I es un curso para estudiantes no graduados en Sistemas Eléctrica. El principal objetivo de este curso es desarrollar capacidades y destrezas para aplicar la modelación de sistemas y métodos elementales para el análisis de estabilidad.

este curso provee una introducción al análisis y diseño de sistemas de control para una variedad de aplicaciones. Este provee las bases para un entendimiento intuitivo de como los sistemas de control modifica el desempeño de sistemas físicos, haciendo que estos respondan con una velocidad adecuada, mas precisamente, etc. El curso provee las herramientas cuantitativas para lograr un nivel especificado de mejora en el desempeño del sistema.

1.1 Objetivo General

Brindar una introducción a los principios, conceptos y técnicas fundamentales necesarias para el análisis y diseño práctico de sistemas de control por realimentación.

Se enfatiza el tratamiento de sistemas lineales de una entrada y una salida, para los que se presentan las herramientas clásicas de análisis (por ejemplo, lugar de geométrico de las raíces, diagrama de Nyquist, diagramas de Bode), y métodos de diseño de controladores clásicos (proporcional integral, proporcional-integral-derivativo), y modernos (parametrización afín).

Una vez aprobada la asignatura, los estudiantes deberán ser capaces de:

• Analizar y diseñar sistemas lineales de control para plantas de una entrada y una salida.

• Usar software moderno de análisis y diseño en resolución de problemas de diseño de control (Matwork® Matlab®-Simulink® u Octave®).

2. Contenido General del Curso

Introducción a los Sistemas de Control.
Sistemas y Modelos Matemáticos. Clasificación de los sistemas. Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado. Función de transferencia. Modelos matemáticos de sistemas. Diagramas de bloques: Reducción. Diagramas de flujo. Respuesta impulsiva de los sistemas lineales.

Técnicas para el Análisis de Sistemas de Control. Señales de prueba. Características de funcionamiento en el dominio del tiempo.

Análisis Temporal de Sistemas de Control. Respuesta transitoria de sistemas de control

Análisis Frecuencial de Sistemas de Control. Definición de BEL. Diagramas logarítmicos. Diagrama de Bode. Especificaciones de dominio frecuencial: Margen de fase y de ganancia.
Análisis de la Ubicación de Polos y Ceros. Ubicación de ceros y polos en el plano S. Respuesta temporal y frecuencia basada en la ubicación de polos y ceros en el plano S.

Estabilidad de Sistemas de Control. Definición de Estabilidad Absoluta y Relativa. Criterio de Routh-Hurwitz para el análisis de estabilidad. Criterio de estabilidad de Nyquist. Método del Lugar Geométrico de las Raíces. Estabilidad relativa y límites de estabilidad.

Contenido Programático Oficial del curso (13 kB)

3. Planificación del Curso

  Planificación del Curso (16 kB)

  Planificación detallada del Curso (33 kB)

4. Material del Curso

1. Contenido Sinóptico, Textos Recomendados (59 kB)

2. Capitulo 1: Introducción a los Sistemas de Control (632 kB)

3. Capitulo 2: Modelación Matemática de Sistemas Físicos (138 kB)

4. Capitulo 3 Parte 1: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (220 kB)

5. Capitulo 3 Parte 2: Estabilidad en el Plano Complejo (207 kB)

6. Capitulo 4: Respuesta en Frecuencia (462 kB)

7. Capitulo 5: Lugar Geométrico de las Raíces (193 kB)

5. Material Anexo: Ejercitación

1. Anexo 1.1 : Modelación Matemática de Sistemas Físicos (165 kB)

2. Anexo 2    : Respuesta Transitoria  

3. Anexo 3.1 : Estabilidad en el Plano Complejo (185kB)

4. Anexo 4    : Respuesta en Frecuencia (262 kB)

• Anexo A.1 : Matlab en Teoría de Control (277 kB)

• Anexo A.2 : Matlab en Teoría de Control (514 kB)

6. Exámenes

1. Examen Parcial 1: 2006 2007

2. Examen Parcial 2: 2006

3. Examen Parcial 3: 2006

7. Asignaciones

1. Asignación 1-2006 : Modelación Matemática de Sistemas Dinámicos (101 kB)

2. Asignación 2-2006 : Simulación y Modelación (176 kB)

3. Asignación 3-2006 : Respuesta Transitoria y Estabilidad (62 kB)

4. Asignación 4-2006 : Respuesta en Frecuencia (362 kB)

5. Asignación 5-2006 : Lugar Geométrico de las Raíces (156 kB)  

6. Asignación 1-2007: Modelación y Función de Transferencia (44 kB)

• Formato de Presentación de Asignaciones (167 kB)

• Aspectos de Forma de las Asignaciones (140 kB)

8. Ejercicios Propuestos

1. Ejercicios: Modelado de Sistemas Físicos: Modelos de ecuaciones diferenciales. Tomado de Lewis y Yang. (1.85 MB)

2. Ejercicios: Modelación de Función de Transferencia. Tomado de Lewis y Yang (784 kB)

3. Ejercicios: Modelado de Sistemas Físicos. Tomado de B. Kuo. (711 kB)

4. Ejercicios: Modelo Matemático de Sistemas Lineales. Tomado de K. Ogata. (906 kB)

5. Ejercicios: Funciones de Transferencia, diagramas de bloques. Tomado de B. Kuo. (372 kB)

6. Ejercicios: Análisis de Respuesta Transitoria. Tomado de K. Ogata. (684 kB)

7. Ejercicios: Criterios de Comportamiento y algunos efectos de la realimentación. Tomado de Lewis y Yang (855 kB)

8. Ejercicios: Estabilidad. Tomado de Lewis y Yang (382 kB)

9. Ejercicios: Técnica del Lugar de las Raíces. Tomado de Lewis y Yang (519 kB)

10. Ejercicios: Técnicas de Respuesta en Frecuencia. Tomado de Lewis y Yang (758 kB)

11. Ejercicios: Estabilidad de Sistemas de Control lineales. Tomado de B. Kuo. (1.14 MB)

12. Ejercicios: Análisis de sistemas de control en el dominio del tiempo. Tomado de B. Kuo. (2.13 MB)

13. Ejercicios: Técnica del Lugar Geométrico de las raíces. Tomado de B. Kuo. (1.13 MB)

14. Ejercicios: Análisis en el domino de la frecuencia. Tomado de B. Kuo. (2.9 MB)

15. Ejercicios: Análisis del Lugar Geométrico de las Raíces.  Tomado de K. Ogata.  (96.3 kB)

16. Ejercicios: Análisis de la Respuesta en Frecuencia.  Tomado de K. Ogata.  (161 kB)

9. Diapositivas

1. Introducción a los sistemas de control (337 kB)

2. Modelación Matemática de Sistemas Físicos (224 kB)

3. Introducción a la representación en espacio de estado (97.7 kB)

4. Respuesta Transitoria: Sistemas de 1er Orden (197 kB)

5. Respuesta Transitoria: Sistemas de 2do Orden (120 kB)

6. Estabilidad (246 kB)

7. Respuesta en Frecuencia (571 kB)

8. Lugar Geométrico de las Raíces (237 kB)

9. Anexo 1.1: Modelación Matemática de Sistemas Físicos (124 kB)

10. Anexo 2.1: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (675 kB)

11. Anexo 2.2: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (176 kB)

12. Anexo 2.3: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (89 kB)

13. Anexo 2.4: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (128 kB)

14. Anexo 2.5: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (104 kB)

15. Anexo 2.6: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (57.7 kB)

16. Anexo 2.7: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (70.4 kB)

17. Anexo 2.8: Respuesta Transitoria de Sistemas Lineales (98.6 kB)

18. Anexo 3.1: Repuesta en Frecuencia: Filtros (504 kB)

19. Anexo 3.2: Repuesta en Frecuencia: Filtros (112 kB)

20. Anexo 3.3: Repuesta en Frecuencia (103 kB)

21. Anexo 3.4: Repuesta en Frecuencia (125 kB)

22. Anexo 3.5: Repuesta en Frecuencia (118 kB)

          Modelo en Simulink Ejemplo A-4.1 Ogata: Ogata4_1.mdl (20.8 kB)

10. Textos Recomendados

  Ogata, K. Ingeniería de Control Moderno. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 3ra Edición. 1998.

  Ogata, K. Problemas de Ingeniería de Control. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 1998

  Dorf, R. Sistemas Modernos de Control. Teoría y Práctica. 2da Edición. Addison Wesley Iberoamericana. 1989.

   Kuo, B. Sistema de Control Automático. Prentice Hall Hispanoamericana. 7ma Edición. 1996

  Yang ,C & P, Lewis. Sistemas de Control en Ingeniería. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana. 1999.

Donald W. Coughanowr, Process system analysis and control. Mc Graw Hill. 2nd Edition. 1991.

Roland S. Burns. Advanced Control Engineering. Butterworth Heinanmann, Oxford 2001.

Boris J. Lurie & Paul J. Enright. Classical feedback control with Matlab. Marcel Dekker, Inc. New York, 2001.

Robert h. Bishop. Modern Control Systems Analysis and design using Matlab. Addison-Wesley. 1999.

Joseph J. DiStefano. Teoría y 680 Problemas Resueltos de Control. Serie Shawm. Mc Graw Hill.

Richard C. Dorf, Robert H Bishop. Modern Control Systems. Mc Graw Hill, 10th Edition. 2001.

G.C. Goodwin, S.F. Graebe, and M.F. Salgado. Control System Design. Pentice Hall, 2001.

G.F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeini. Control de sistemas dinámicos con realimentación. Addison-Wesley Iberoamericana, 1991.

J.J. Distéfano, A.R. Stubberud, and I.J. Williams. Retroalimentación y sistemas de control. McGraw- Hill, 2 edición, 1993.