La asignatura “Regulación Automática y Control” pertenece al módulo de Formación Específica (FE) del Grado en Ingeniería de Energías Renovables. Se trata de una asignatura obligatoria que se imparte en el primer cuatrimestre del tercer curso.

Esta asignatura aplica algunos conocimientos adquiridos en las asignaturas de 1º curso “Física I” (ecuaciones fundamentales de la mecánica) y “Análisis Matemático y Numérico” (resolución de ecuaciones mediante la transformada de Laplace), además de “Circuitos Eléctricos” (ecuaciones fundamentales de la electricidad) de 2º curso, por lo que resulta necesario dominar estas materias para su correcto desarrollo. El trabajo desarrollado en esta asignatura, proporciona los conocimientos necesarios para que las/los alumnas/os puedan modelizar, simular y controlar los sistemas de energías renovables, con lo que estos conocimientos son empleados en asignaturas tales como “Energía Solar Fotovoltaica” (3º), “Sistemas Electrónicos de Conversión de Energía” (4º), “Vehículos Eléctricos” (4º, optativa), “Modelizado y Control de Máquinas Eléctricas” (4º, optativa), y pueden ser empleados junto con los conocimientos adquiridos en las asignaturas “Energía Eólica” (3º), “Energía Geotérmica y Solar Térmica” (3º), “Energía Marina” (4º, optativa) a la hora de desarrollar trabajos propuestos en estas asignaturas o en el “Trabajo Fin de grado” (4º).

La asignatura proporciona la competencia “Adquirir los conocimientos y capacidades para el modelado, control y simulación de sistemas” (FE01) al módulo de Formación Específica del Grado, vinculada con las competencias de la Titulación G003, G004, G005 y G012.

Competencia Específica FE01: Adquirir los conocimientos y capacidades para el modelado, control y simulación de sistemas”

Resultados de Aprendizaje:

1. Representa cualquier sistema físico sencillo según su ecuación diferencial, y a partir de ahí, obtiener tanto la función de transferencia como las ecuaciones de estado del mismo.

2. Analiza e identifica el comportamiento de un sistema tanto en el dominio temporal como en el frecuencial.

3. Estudia y evalúa la estabilidad de un sistema en el dominio temporal y también en el frecuencial.

4. Diseña el control Proporcional Integral Derivativo idóneo para que un sistema cumpla las especificaciones dadas.

5. Simula el funcionamiento de cualquier sistema, verifica y ajusta los parámetros del controlador Proporcional Integral Derivativo para que el sistema cumpla las especificaciones dadas.

Todos los resultados de aprendizaje son observables y controlables, tanto de forma escrita mediante resolución de ejercicios en papel (ejercicios, exámenes) como por resolución de ejercicios en ordenador mediante el software de cálculo/simulación MatLab/Simulink (ejercicios, exámenes).

La puntuación sobre cada apartado de cada ejercicio propuesto, en las distintas pruebas realizadas, mostrará los conocimientos adquiridos y resultados de aprendizaje de el/la alumno/a, sirviendo así como herramienta de corrección o feed-back en caso de obtener resultados no satisfactorios. Para ello, todas las resoluciones de los ejercicios planteados en las prácticas de aula (PA), controles (CO), exámenes (EX) y problemas de prueba de prácticas de ordenador (PO), serán publicadas con posterioridad en la plataforma e-Gela.

La evaluación de la Competencia Transversal G007 “Trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar” se realizará teniendo en cuenta los siguientes resultados de aprendizaje o habilidades:

1. Emplea un lenguaje escrito y oral claro, ordenado y correcto en el cuaderno de prácticas e informes.

2. Trabaja adecuadamente en contextos de tipo inclusivo, multicultural y multilingüe.

Tema 1 Introducción a la regulación automática. Conceptos básicos. Concepto de sistema. Lazo abierto. Lazo cerrado. Perturbaciones. Visión histórica. Clasificación de sistemas.

Tema 2 Modelos matemáticos de sistemas lineales. Modelización. Sistemas dinámicos lineales. Causalidad.

Tema 3 Representación externa e interna de sistemas lineales. Ecuaciones diferenciales. Función de transferencia. Función impulso. Diagrama de bloques. Diagrama de flujos. Realizaciones. Ecuaciones de estado. Controlabilidad. Observabilidad.

Tema 4 Análisis e identificación temporal de sistemas lineales. Especificaciones del régimen transitorio. Especificaciones del régimen permanente. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Sistemas de orden superior. Sistemas con retardos.

Tema 5 Estabilidad de los sistemas en el dominio temporal. Concepto de estabilidad. Criterio de Routh-Hurwitz. Método del lugar de las raíces.

Tema 6 Análisis y estabilidad de los sistemas en el dominio frecuencial. Respuesta frecuencial de sistemas. Representaciones gráficas. Diagrama de Bode. Especificaciones de la respuesta frecuencial. Estabilidad relativa. Margen de Ganancia y Margen de Fase.

Tema 7 Diseño de controladores en el dominio temporal y frecuencial, y su discretización. Acciones básicas de control. Controladores P, PI, PD y PID. Discretización de sistemas y controladores de tiempo continuo.

Tema 8 Diseño de controladores para sistemas de Energías Renovables: sistemas eólicos,sistemas fotovoltaicos, sistemas termosolares, etc. Discretización de controladores y simulación en MatLab.

La metodología de la enseñanza de los nuevos Grados en Ingeniería se basa en la filosofía del popular acuerdo de Bolonia, que contempla, además de las horas impartidas en clase (docencia presencial), las horas trabajadas por el alumnado fuera de clase (docencia no presencial). Todas estas horas de trabajo se contabilizan en créditos ECTS, donde 1 crédito ECTS está compuesto por 10 horas presenciales más 15 horas no presenciales.

La docencia presencial la componen las clases magistrales (M), las prácticas de aula (PA) y las prácticas de ordenador (PO). Se emplean las estrategias de aprendizaje basados en problemas y en simulaciones.

En las clases Magistrales se explicarán sobre todo los conceptos teóricos, y también se realizarán y se plantearán algunos ejercicios para que las/los alumnas/os los hagan en casa de forma individual.

Las Prácticas de Aula se estructuran en seminarios relacionados con los temas impartidos en las clases magistrales (temario). El profesor explicará la forma de hacer los nuevos ejercicios y realizará algunos de seminarios anteriores para aclarar dudas, pero sobre todo son los/las alumnos/as los que harán los ejercicios de forma individual y también en grupo, donde el profesor ayudará en caso de dudas. Los ejercicios que no se terminen en clase, las/los alumnas/os los tendrán que acabar en casa. Después de varios días, los resultados de los ejercicios serán publicados en la plataforma e-Gela, para que el alumnado pueda comparar con los suyos, y en caso de no haber logrado resolverlos satisfactoriamente, se esfuerce en hacerlos nuevamente. Finalmente, algunos días más tarde, se publicarán las resoluciones completas de los ejercicios donde se explican todos los pasos a seguir para obtener su solución.

Las Prácticas de Ordenador se realizarán empleando del software de cálculo/simulación MatLab/Simulink, donde en base a un guión facilitado por el profesor, las completarán en el laboratorio realizando en grupo tanto los cálculos como las simulaciones necesarias. No obstante, muchas veces los/las alumnos/as tendrán que terminarlas en casa. También se explicará cómo resolver mediante esta herramienta los ejercicios de las clases magistrales y prácticas de aula, lo cual contribuirá al autoaprendizaje de las/los alumnas/os, pudiendo corregir de forma autónoma los ejercicios planteados.

Las horas de tutoría sirven al alumnado para que el profesor, en su despacho, le resuelva las dudas y cuestiones que no le hayan quedado claras tanto en las clases presenciales como en las horas de trabajo no presenciales. En ningún caso se trata de clases particulares para personas que no acudan de forma regular a las clases presenciales.

En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 70
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 30

La evaluación se hará de acuerdo a estos dos posibles casos, donde se tienen en cuenta el deseo del alumno/a a hacer una evaluación continua (1) o final (2), y la asistencia obligatoria a las prácticas:



1) Examen final (EX, 30% de la nota final), control (CO, 30% de la nota final), realización de prácticas de ordenador (laboratorio) y entrega de cuadernos/trabajos (PO, 20% de la nota final) y ejercicios entregables (EN, 20% de la nota final). Las competencias transversales (CT, 5%) se evaluarán dentro de los cuadernos de laboratorio/trabajos. La nota final para este caso se calculará según la siguiente fórmula:



Nota Final= 0.30*EX + 0.3*CO + 0.2*PO + 0.2*EN



El control individual (CO) se realizará a medio cuatrimestre y evaluará los primeros 4 ó 5 temas del temario, donde si se obtiene al menos un 50% de su valor máximo, se podrá optar por examinarse sólo de la segunda mitad (resto de los temas) en el examen final (EX), donde también habrá que obtener al menos un 50% de su valor máximo. En caso contrario, el examen final constará de todo el temario de la asignatura, en cuyo caso el porcentaje del control se asignará al del examen final, quedando la fórmula de la nota final de la siguiente manera:



Nota Final= 0.2*PO+0.2*EN+0.6*EX



No obstante, debido al carácter continuo de la asignatura, el examinarse de la segunda mitad no implica que los conceptos adquiridos en la primera parte no tengan que ser recordados y/o empleados en los casos o apartados en los que sea necesario hacerlo. Los ejercicios entregables (EN) constarán de problemas planteados individualmente a los alumnos para que los realicen y los entreguen al profesor, y serán dos en total, y habrá que aprobar los dos de forma independiente (mínimo 50%) para que la parte de los ejercicios entregables quede aprobado. En caso de suspender alguno de ellos o ambos, el alumno tendrá que realizar el examen práctico final. Para poder aprobar la asignatura, se exige tener un mínimo de 50% superado en cada una de las partes que componen la nota final. Aunque la nota (Nota Final) sea 5 o mayor, si en alguna de las partes no se ha conseguido el 50%, en las actas aparecerá 4.5 Suspenso. Tanto el control (CO) como el examen (EX) constarán básicamente de ejercicios a resolver, y acaso de alguna cuestión teórica.



Las alumnas y alumnos que no cumplan con alguno de los siguientes requisitos, no serán evaluados de acuerdo al caso 1) y automáticamente pasarán a ser evaluadas según el caso 2):



• No asistir regularmente a las prácticas (un mínimo del 90 %)



• No presentarse a todas las pruebas que forman la nota final durante las semanas de docencia



Las personas que de forma voluntaria no deseen ser evaluadas según el caso 1) y quieran evaluarse según el caso 2), tienen derecho a ello siempre y cuando lo soliciten por escrito al profesor responsable de la asignatura, en un plazo que como máximo será de 9 semanas a contar desde el comienzo del cuatrimestre (artículo 12, aptdo 1 de la Normativa Reguladora de la Evaluación del alumnado en las titulaciones oficiales de Grado, 19/02/2020).



Las personas que dificulten o entorpezcan la normal impartición de las clases (por no estar en silencio, por llegar tarde reiterativamente, etc.), tras dos avisos, no podrán asistir más a clase y pasarán directamente a ser evaluados según al caso 2).



2) Examen final, que constará de una parte teórica (EX, 70% de la nota final) y una parte práctica (EP, 30% de la nota final). Este caso se aplicará a las personas que no asistan a clase (matriculados por libre) y también para los alumnos y alumnas que no asistan regularmente a los distintos tipos de docencia. La nota final se calculará mediante la siguiente fórmula:



Nota Final= 0.7*EX+0.3*EP



Aunque la nota (Nota Final) sea 5 o mayor, si en alguna de las partes no se ha conseguido el 50%, en las actas aparecerá 4.5 Suspenso.



La renuncia a la convocatoria de evaluación se realizará, para el caso de la evaluación continua, caso 1) mediante un escrito dirigido al profesor que imparte la asignatura, en un plazo que como mínimo será de un mes antes de la fecha de finalización del período docente de la asignatura, figurando “No presentado”. Para el caso de evaluación final, caso 2), la no presentación al examen oficial final supondrá la renuncia automática a la convocatoria correspondiente,figurando “No presentado”. (artículo 12, puntos 2. y 3., respectivamente, de la Normativa Reguladora de la Evaluación del alumnado en las titulaciones oficiales de Grado, 19/02/2020).

Para la convocatoria extraordinaria, se utilizará la evaluación final 2), es decir un examen de teoría (EX) y otro de prácticas (EP).



Nota Final= 0.7*EX+0.3*EP



El examen práctico (EP), no es obligatorio si las dos partes (PL) y (EN) fueron aprobadas individualmente en la convocatoria ordinaria, en cuyo caso la nota obtenida en la convocatoria ordinaria se utilizaría en el cómputo de la nota final (PL+EN=EP). Para poder aprobar, se exige tener un mínimo del 50% correspondiente superado en cada una de estas dos partes (EX) y (EP) que componen la nota final de la asignatura.



Aunque la nota (Nota Final) sea 5 o mayor, si en alguna de las partes no se ha conseguido el 50%, en las actas aparecerá 4.5 Suspenso.



De un curso a otro no se guarda ninguna nota.



A las personas que no se presenten al examen final extraordinario (EX), les figurará un “No Presentado” en el expediente y ello les supondrá una renuncia automática de la convocatoria.

Documentos varios proporcionados a través de la plataforma e-Gela: apuntes de la asignatura, ejercicios de seminarios, guiones de prácticas, etc.

Bibliografía básica

-E. Jacob. "Regulación Automática y Control. Apuntes". Servivio de Publicaciones de la Escuela de Ingeniería de Eibar UPV/EHU, 2016.

-J. J. Distefano. "Retroalimentación y Sistemas de Control". McGraw Hill.

-A. Tapia. “Erregulazio automatikoa”. Elhuyar, 1995.

-E. Umez-Eronini. "Dinámica de sistemas y control". Thomson Learning, 2001.

-A. Gilat. "MatLab, una introducción con problemas prácticos". Editorial Reverté, 2006.

-A. Moreno. "MatLab y la Control System Toobox". RA-MA Editorial, 1999.

-O. Barambones. "Sistemas Digitales de Control". Servicio de Publicaciones de UPV/EHU, 2004.

Bibliografía de profundización

-B. C. Kuo. "Sistemas de Control Automático". Prentice-Hall.
-K. Ogata. "Ingeniería de Control Moderna". Prentice-Hall
-K. Ogata. "Design linear control system with MatLab". Prentice Hall, 1999.
-Sintonización de PID de forma sencilla, http://www.mathworks.es/company/events/webinars/
-Diseño de un aerogenerador con Model Based-Design, http://www.mathworks.es/company/events/webinars/

Revistas

-Automática e Instrumentación, http://www.biblioteka.ehu.es/

Direcciones web

-Comité Español de Automática (CEA), http://www.cea-ifac.es/
-Universidad de Oviedo, Área de Ingeniería de Sistemas y Automática, http://www.isa.uniovi.es/docencia/raeuitig/
-MathWorks (MatLab), http://www.mathworks.es/company/events/webinars/