Datos Identificativos 2017/18
Asignatura (*) FUNDAMENTOS DE AUTOMATICA Código 730G03015
Titulación
Grao en Enxeñaría Mecánica
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Grado 2º cuatrimestre
Segundo Obligatoria 6
Idioma
Castellano
Gallego
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Industrial
Coordinador/a
Calvo Rolle, Jose Luis
Correo electrónico
jose.rolle@udc.es
Profesorado
Calvo Rolle, Jose Luis
Vega Vega, Rafael Alejandro
Vilar Martínez, Xosé Manuel
Correo electrónico
jose.rolle@udc.es
rafael.alejandro.vega.vega@udc.es
x.vilar@udc.es
Web
Descripción general Na industria actual, e mesmo entre os produtos máis comúns de consumo, úsanse múltiples sistemas os que se aplican modernos métodos de control . É por iso que se necesitan técnicos con capacidade para "entender", "desenvolver" e "aplicar" tales métodos. As Escolas e os Centros de estudo de Enxeñaría deben dotar os seus Alumnos coas competencias e os coñecementos necesarios para lles permitir, en particular, "entender" e "desenvolver", para que na súa entrada ao mundo do traballo, en colaboración coa experiencia da Empresa, "desenvolva" e "aplique" tales métodos con aínda máis profundidade.

As funcións que permiten iso son, entre outras:

- Comprender a utilidade do Control Automático, no noso caso, de sistemas lineais e continuos, e coñecer as súas aplicacións tanto industriais como en produtos de uso sistemático, como o son moitos dos consumidos habitualmente.

- Coñecer e comprender os conceptos de estabilidade e precisión dos sistemas ralimentados de control.

- Coñecer e saber utilizar métodos de análise necesarios para:

- A modelaxe de sistemas físicos.

- A análise de ambos dinámico e estático dos sistemas nos dominios do tempo e da frecuencia.

- O proxecto do regulador máis axeitado, que atenda as especificacións esixidas polo usuario, para
cada sistema de control.

- Coñecer a finalidade de cada un dos elementos que forman parte dun sistema de control, como poden ser
atuadores, sensores, reguladores, etc.

- Elixir, de entre as numerosas posibilidades, a estrutura de control a implantar máis axeitada.

Competencias del título
Código Competencias del título
A11 Conocimientos de los fundamentos de la electrónica.
A12 Conocimientos sobre los fundamentos de automatismos y métodos de control.
B1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
B2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
B4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
B5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
B6 Ser capaz de concebir, diseñar o poner en práctica y adoptar un proceso sustancial de investigación con rigor científico para resolver cualquier problema planteado, así como de que comuniquen sus conclusiones -y los conocimientos y razones últimas que la sustentan- públicos especializados y no especializados de una manera clara y sin ambigüedades.
B7 Ser capaz de realizar un análisis crítico, evaluación y síntesis de ideas nuevas y complejas.
B9 Adquirir una formación metodológica que garantice el desarrollo de proyectos de investigación (de carácter cuantitativo y/o cualitativo) con una finalidad estratégica y contribuyan a situarnos en la vanguardia del conocimiento.
C1 Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C2 Desarrollarse para el ejercicio de una ciudadanía abierta, culta, crítica, comprometida, democrática y solidaria, capaz de analizar la realidad, diagnosticar problemas, formular e implantar soluciones basadas en el conocimiento y orientadas al bien común.
C4 Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para resolver los problemas con los que deben enfrentarse.
C5 Asumir como profesional y ciudadano la importancia del aprendizaje a lo largo de la vida.
C6 Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
- Comprender la utilidad del Control Automático, en nuestro caso, de sistemas lineales y contínuos, y conocer sus aplicaciones tanto industriales como en productos de utilización sistemática, como lo son muchos de los de consumo habitual. A12
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- Comprender la utilidad del Control Automático, en nuestro caso, de sistemas lineales y contínuos, y conocer sus aplicaciones tanto industriales como en productos de utilización sistemática, como lo son muchos de los de consumo habitual. A11
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- Conocer y comprender los conceptos de estabilidad y precisión de los sistemas realimentados de control. A11
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- Conocer y comprender los conceptos de estabilidad y precisión de los sistemas realimentados de control. A11
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- Conocer y saber utilizar los métodos analíticos necesarios para: - La modelización de sistemas físicos. - El análisis tanto dinámico como estático de los sistemas en los dominios temporal y frecuencial. - El diseño del regulador más adecuado, que cumpla las especificaciones exigidas por el usuario, para cada sistema de control. - Conocer la finalidad de cada uno de los elementos que forman parte de un sistema de control, como pueden ser los actuadores, sensores, reguladores, etc. - Elegir, entre las múltiples posibilidades, la estructura de control a implantar más adecuada. A11
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- Conocer y saber utilizar los métodos analíticos necesarios para: - La modelización de sistemas físicos. - El análisis tanto dinámico como estático de los sistemas en los dominios temporal y frecuencial. - El diseño del regulador más adecuado, que cumpla las especificaciones exigidas por el usuario, para cada sistema de control. - Conocer la finalidad de cada uno de los elementos que forman parte de un sistema de control, como pueden ser los actuadores, sensores, reguladores, etc. - Elegir, entre las múltiples posibilidades, la estructura de control a implantar más adecuada. A11
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Contenidos
Tema Subtema
La realimentación y sus propiedades. Acciones básicas de control. Modelado de sistemas dinámicos.
Introducción - UN BREVE REPASO FÍSICO-MATEMÁTICO
i.1 FÓRMULAS Y TEOREMAS MATEMÁTICOS ELEMENTALES.
i.2 SISTEMAS FÍSICOS ELEMENTALES.
Problemas.

Capítulo 1 - SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO: INTRODUCCIÓN
1.1 SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO: CLASIFICACIÓN.
1.2 SISTEMAS DINÁMICOS DE CONTROL.
1.3 SISTEMAS LINEALES CONTÍNUOS DE CONTROL.
1.4 REGULADORES Y SERVOMECANISMOS.
1.5 SISTEMAS EN BUCLE ABIERTO Y EN BUCLE CERRADO.
1.6 COMPONENTES DE UN SISTEMA.

Capítulo 2 - FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA Y DIAGRAMAS DE BLOQUES
2.1 MODELO MATEMÁTICO DE UN SISTEMA DINÁMICO: REPRESENTACIÓN EXTERNA.
2.2 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA. DEFINICIONES.
2.3 DIAGRAMA DE BLOQUES.
2.4 REDUCCIÓN DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES.
Problemas.

Capítulo 3 - SISTEMAS REALIMENTADOS DE CONTROL AUTOMÁTICO
3.1 SISTEMAS CON REALIMENTACIÓN DE LA SALIDA.
3.2 SENSIBILIDAD.
3.3 EFECTOS DE LA REALIMENTACIÓN SOBRE UN SISTEMA DE CONTROL.
Respuesta temporal y frecuencial. Análisis de estabilidad.
Capítulo 4 - ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DINÁMICOS DE CONTROL EN
EL DOMINIO TEMPORAL
4.1 SEÑALES DE ENSAYO.
4.2 RESPUESTA IMPULSIONAL DE UN SISTEMA.
4.3 TEOREMA DE CONVOLUCIÓN.
4.4 RESPUESTA TEMPORAL DE UN SISTEMA DE 1er ORDEN.
4.5 RESPUESTA TEMPORAL DE UN SISTEMA DE 2o ORDEN.
4.6 ESPECIFICACIONES TEMPORALES DE LA RESPUESTA DE UN SIST. SUBMORTIGUADO ANTE UNA ENTRADA ESCALÓN UNITARIO.
4.7 ESPECIFICACIONES TEMPORALES DE LA RESPUESTA DE UN SIST. SUBAMORTIGUADO AL QUE SE LE AÑADE UN CERO ANTE UNA ENTRADA ESCALÓN UNITARIO.
4.8 EFECTOS SOBRE LA RESPUESTA DE UN SISTEMA POR LA ADICIÓN DE UN POLO O UN CERO EN SU FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA G(s).
4.9 SISTEMA EQUIVALENTE REDUCIDO.
4.10 ESTABILIDAD. SISTEMAS DE ORDEN SUPERIOR.
4.11 CRITERIO DE ESTABILIDAD DE ROUTH-HURWITZ.
4.12 PRECISIÓN. ERRORES EN RÉGIMEN PERMANENTE DE UN SISTEMA.
Problemas.

Capítulo 5 - EL LUGAR DE LAS RAÍCES
5.1 EL LUGAR DE LAS RAÍCES DIRECTO.
5.2 EL LUGAR DE LAS RAÍCES INVERSO.
5.3 INFORMACIÓN OBTENIDA DEL LUGAR DE LAS RAÍCES.
5.4 EL CONTORNO DE LAS RAÍCES.
Problemas.

Capítulo 6 - ANÁLISIS FRECUENCIAL DE LOS SISTEMAS
6.1 RESPUESTA FRECUENCIAL DE UN SISTEMA.
6.2 DIAGRAMAS DE BODE.
6.3 ESPECIFICACIONES FRECUENCIALES DE UN SISTEMA.
6.4 RELACIÓN ENTRE LAS ESPECIFICACIONES TEMPORALES Y FRECUENCIALES.
6.5 CRITERIO DE ESTABILIDAD DE NYQUIST.
6.6 RESPUESTA EN LAZO CERRADO. DIAGRAMA DE NICHOLS.
Problemas.
Diseño y Ajuste de controladores. Control PID. Técnicas de análisis y simulación de sistemas de control. Introducción a los sistemas de automatización.
7.1 REGULADORES O COMPENSADORES. TIPOS.
7.2 ESTRUCTURAS BÁSICAS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL.
7.3 REGULADOR PROPORCIONAL P.
7.4 REGULADOR PROPORCIONAL-INTEGRAL PI IDEAL O ACTIVO.
7.5 RED DE COMPENSACIÓN POR RETARDO DE FASE: PI REAL O PASIVO.
7.6 REGULADOR PROPORCIONAL-DERIVATIVO PD IDEAL O ACTIVO.
7.7 RED DE COMPENSACIÓN POR AVANCE DE FASE: PD REAL O PASIVO.
7.8 REGULADOR PID IDEAL O ACTIVO.
7.9 REGULADOR PID REAL O PASIVO.
7.10 REGULADORES ADAPTATIVOS.
7.11 ETAPAS DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL.
7.12 ETAPAS DE DISEÑO DE UN REGULADOR.
7.13 AJUSTE DE UN REGULADOR POR EL MÉTODO DE ZIEGLER-NICHOLS.
Problemas.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Sesión magistral A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 23 24 47
Solución de problemas A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 23 30 53
Prácticas de laboratorio A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 9 5 14
Prueba objetiva A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 4 27 31
 
Atención personalizada 5 0 5
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Sesión magistral En ella se irán desarrollando los conceptos y fórmulas necesarios para la comprensión y análisis de los sistemas lineales de control, desde los conceptos de diagramas de bloques, estabilidad, precisión, etc., pasando por los análisis temporales y frecuenciales, con los métodos utilizados para su estudio, hasta el diseño de un regulador.
Solución de problemas Se realizarán en pizarra ejercicios complementarios a lo desarrollado en las sesiones magistrales de teoría, con la base necesaria y suficiente para la comprensión de la asignatura.
Por la realización y presentación de problemas, con alguna herramienta informática (PSpice o MATLAB) o manual, que se irán proponiendo durante el curso el Alumno puede obtener hasta un máximo de 1,5 puntos según su grado de resolución y presentación.
Nota: las horas para la realización de éstos problemas son parte de las horas de docencia interactiva.
Prácticas de laboratorio Consistirá en la realización de 15 prácticas, con una duración global de 15 h. por cada grupo establecido. Las prácticas consistirán en el control de un motor de corriente continua, al que se le realizarán análisis tanto temporales como frecuenciales.
Las prácticas de laboratorio solo se aprobarán por su realización y presentación del cuadernillo de prácticas debidamente rellenado, y computarán en la nota final (ver condiciones en la prueba objetiva) con un máximo de 1,5 puntos según el grado de implicación y presentación del cuadernillo de cada Alumno.
Nota: las horas para la realización de éstas prácticas de laboratorio son parte de las horas de docencia interactiva.
Prueba objetiva Consistirá en la realización de un examen en el que se puede poner un test, problemas y/o ejercicios, con las puntuaciones y tiempos de realización bien definidos, en la hoja de examen, para cada uno de ellos.
La nota obtenida en dicho examen será máxima de 7 puntos, y es imprescindible obtener una mínima de 3,15 para que computen las obtenidas en docencia interactiva en la nota final, que será la suma de las tres.
Para el aprobado de la asignatura es obligatorio el haber realizado todas las prácticas de laboratorio en las fechas establecidas para ellas.

Atención personalizada
Metodologías
Sesión magistral
Solución de problemas
Prácticas de laboratorio
Descripción
Asociadas a las lecciones magistrales y de solución de problemas, cada Alumno dispone para la resolución de sus dudas, de las correspondiente sesiones de tutoría personalizada.
La realización de las prácticas de laboratorio será llevada personalmente por uno de los profesores designados.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Solución de problemas A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 Realización de las tareas establecidas na materia, no marco desta metodoloxía 30
Prueba objetiva A11 A12 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B9 C1 C2 C4 C5 C6 Examen tipo prueba objetiva 70
 
Observaciones evaluación
<div><div>Para aprobar la materia es indispensable tener realizadas y aprobadas las Prácticas de Laboratorio.</div><div><br /></div><div>En el marco de las "Solución de problemas" se incluirán aspectos tales como asistencia a clase, trabajo personal, trabajos personales propuestos, desempeño en prácticas de laboratorio, ACTITUD, etc., para ayudar a la obtención del aprobado.</div><div><br /></div><div>Es necesario superar el 50% de la puntuación en la prueba objetiva para superar la materia.</div><div><br /></div><div>La calificación correspondiente a "Solución de problemas" podrá fluctuar entre el 30% indicado y un 40%, en consecuencia la "Prueba objetiva" puede variar entre un 60% y el 70% indicado.</div></div><div><br /></div>

Fuentes de información
Básica José Gómez Campomanes (1.986). Análisis y diseño de los Sistemas Automáticos de Control (2 tomos). Ediciones Júcar
John Van de Vegte (1.994). Feedback Control Systems. Prentice Hall
Katsuhiko Ogata (2.003). Ingeniería de Control moderna. Prentice Hall
Rohrs-Melsa-Schultz (1.994). Sistemas de Control Lineal. McGraw-Hill

Complementária


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
CÁLCULO/730G03001
FÍSICA I/730G03003
FÍSICA II/730G03009
ECUACIONES DIFERENCIALES/730G03011
FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD/730G03012
FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA/730G03016

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
INFORMÁTICA/730G03004
ACTUADORES Y SENSORES/730G03045

Asignaturas que continúan el temario

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