La asignatura Regulación Automática tiene por objeto el modelado, análisis y diseño de los sistemas de control. Se estudia el funcionamiento autónomo de sistemas y procesos industriales, de manera que funcionen de manera preestablecida sin apenas intervención humana. Esta asignatura además introduce al alumno en la Teoría de Sistemas, dándole con ello una visión sistémica del mundo, de gran interés para el estudio de muchas materias.



REQUISITOS PREVIOS



Para poder seguir la asignatura es necesario tener conocimiento básicos de Algebra Lineal (espacios vectoriales, matrices, etc.), Cálculo (sucesiones, derivadas, integrales, ecuaciones diferenciales, etc.) y Física (leyes fundamentales de la mecánica, electricidad, etc.).

Competencias básicas



La asignatura de Regulación Automática fomentará las competencias para:

• Capacidad de análisis y síntesis de sistemas.

• Capacidad de organización y planificación.

• Mejora de las habilidades básicas computacionales.

• Resolución de problemas, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico.

• Capacidad para aplicar los conocimientos en casos prácticos.

• Buscar información y recursos bibliográficos.



Competencias específicas



• Fundamentos de los sistemas de control

• Conocer los principales elementos de los sistemas de control

• Reconocer las diferentes clases de sistemas

• Entender el funcionamiento de los sistema de control.

• Capacidad para el modelado de sistemas



Resultados de aprendizaje



Al final del curso el alumno debe ser capaz de describir los sistemas de control en general y en diferentes aplicaciones, realizar modelos matemáticos de sistemas físicos, aplicar todo ello en problemas de ingeniería y resolver los casos prácticos propuestos durante el curso y otros similares. Las actividades propuestas corresponden a cada una de las partes de los contenidos:

(1) Modelado de sistemas, (2) Análisis de sistemas, (3) Diseño de sistemas de control, (4) Resolución de problemas de control a través de herramientas computacionales

1. Modelado de sistemas



Modelos externo e interno de un sistema de control. Modelos basados en Ecuaciones diferenciales. Transformada de Laplace. Función de Transferencia de un sistema. Sistemas de control en lazo abierto y en lazo cerrado. Realimentación. Concepto intuitivo de realimentación y sus propiedades. Componentes de un sistema realimentado. Diagrama de bloques.





2. Análisis de los sistemas de control



Análisis en el tiempo. Señales de prueba. Respuesta a partir del modelo externo. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Respuesta a partir del modelo interno.



Concepto de estabilidad. Estabilidad absoluta y relativa. Ecuación característica. Criterio de Routh-Hurwitz



Estado estacionario de los sistemas realimentados. Análisis de la respuesta en estado estacionario. Error en estado estacionario. Coeficientes estáticos de error. Clasificación de los sistemas de control.

Respuesta a perturbaciones externas. Controlabilidad, observabilidad y estabilidad. Controlabilidad y observabilidad en el modelo interno. Efectos de la realimentación. Concepto de sensibilidad. Sensibilidad a variaciones de los parámetros.



Análisis en frecuencia. Diagrama de Bode. Sistemas de fase mínima. Estabilidad. Estabilidad en frecuencia. Margen de ganancia y margen de fase. Relación con el dominio temporal.





3. Síntesis de sistemas de control



Estructuras de control de procesos. Tipos de controladores. Controladores PID. Especificaciones en tiempo y en frecuencia. Diseño basado en el lugar de las raíces. Métodos clásicos de diseño. Diseño basado en la respuesta de frecuencia. Relación de la función de transferencia con la respuesta en frecuencia. Relación entre la respuesta en el tiempo y la respuesta en frecuencia. Métodos modernos de diseño. Método de asignación de polos. Simulación. Simulación de sistemas de control. Métodos de sintonía de controladores PID.



4.- Control Digital: El Ordenador como elemento básico de Control.

Se realizará la Aplicación de la Discretización de un PID para el Control de la Temperatura del Aula: discretización PID analógico, programación PID discreto, y estudio de la implementación en un microcontrolador de bajo coste contribuyendo a la sostenibilidad en el ahorro de energía y al confort térmico en la Escuela de Ingeniería de Vitoria-Gasteiz en el marco del proyecto i3KD Laborategia (i3KD22-11).



5. Prácticas de Laboratorio



En el laboratorio se realizará un conjunto de prácticas basadas en la utilización de Matlab. Cada práctica presentará varios ejercicios que desarrollen los conceptos y métodos explicados en la clase de teoría.



PRÁCTICA 1: INTRODUCCIÓN A MATLAB

PRÁCTICA 2: MODELADO

PRÁCTICA 3: RESPUESTA TEMPORAL

PRÁCTICA 4: ANÁLISIS EN FRECUENCIA

PRÁCTICA 5: INTRODUCCIÓN A SIMULINK

PRÁCTICA 6: ESTADO ESTACIONARIO

PRÁCTICA 7: SENSIBILIDAD, CONTROLABILIDAD Y OBSERVABILIDAD

PRÁCTICA 8: DISEÑO DE CONTROLADORES EN EL DOMINIO DEL TIEMPO

PRÁCTICA 9: DISEÑO DE CONTROLADORES UTILIZANDO PID Tuner App y Control System Designer App

PRÁCTICA 10: CONTROLADORES DIGITALES

Las clases de teoría se desarrollarán con el apoyo del ordenador del aula para presentar los contenidos teóricos y prácticos de la asignatura.



La participación de los alumnos en clase se realizará a través de herramientas online tipo Socrative, y con cuestionarios de preguntas de múltiple opción sobre la materia impartida accesibles en eGela. También se propondrá en eGela la realización de problemas del temario teórico.



Las prácticas se desarrollarán en el laboratorio utilizando la herramienta computacional Matlab. El alumno realizará los ejercicios propuestos en cada práctica de laboratorio y entregará una memoria sobre la práctica en eGela.



Todo alumno podrá renunciar a presentarse en una convocatoria determinada siempre y cuando lo solicite al profesor con una antelación de al menos 15 días sobre la fecha de la evaluación.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba tipo test (%): 30
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 40
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 20
  • Exposición de trabajos, lecturas… (%): 10

A. EVALUACIÓN CONTINUA de las tareas:

1. Trabajos individuales o en equipo sobre resolución de problemas (20%)

2. Examenes - Pruebas Tipo Test (30%)

3. Portfolio (en eGela) de las prácticas de laboratorio (40%).

4. Presentación de las prácticas de laboratorio (10%)



Nota: (relativo a Evaluación Continua)



Los estudiantes serán calificados como no presentados si no han completado el 80% del total de las tareas asignadas.





EXAMEN FINAL ALTERNATIVO B. (100%)



El examen final alternativo puede incluir dos partes, una parte escrita con algunas preguntas y problemas relacionados con el temario del curso (la realización de una tarea con ejercicios de teoría, y la realización de un cuestionario con preguntas de múltiple elección sobre el temario del curso) y otra parte en el laboratorio donde los alumnos deben resolver algunos ejercicios prácticos (previa entrega de las memorias de 10 prácticas de Laboratorio).



“En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación on line mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación on line será publicadas en las guías de estudiante y en eGela”







C. PROCEDIMIENTO DE RENUNCIA



Los alumnos enuncian automáticamente al examen cuando no completan a tiempo el 55% del total de las tareas propuestas. Si estos alumnos quieren aprobar el curso, que deben hacer el examen final alternativo.



Todos los estudiantes pueden renunciar a presentarse al examen final comunicándoselo al profesor por lo menos 15 días de antelación.

EXAMEN FINAL EXTRAORDINARIO (100%)



El examen final extraordinario puede incluir dos partes puede incluir dos partes, una parte escrita con algunas preguntas y problemas relacionados con el temario del curso (la realización de una tarea con ejercicios de teoría, y la realización de un cuestionario con preguntas de múltiple elección sobre el temario del curso) y otra parte en el laboratorio donde los alumnos deben resolver algunos ejercicios prácticos (previa entrega de las memorias de 10 prácticas de Laboratorio).



“En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación on line mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación on line será publicadas en las guías de estudiante y en eGela”



Los alumnos pueden renunciar al la convocatoria ordinaria para presentarse al examen final, pero deben comunicarlo al profesor por lo menos 15 días de antelación.

Software:

Matlab y Simulink

Bibliografía básica

"Ingeniería de Control Moderna", 5ª Edición, Katsuhiko Ogata, Pearson.Prentice Hall (2010)



"Sistemas de Control Moderno", 10ª Edición, Richard C. Dorf, Pearson.Prentice Hall (2005)

Bibliografía de profundización

"Sistemas de Control Automático", 7ª Edición, Benjamin C. Kuo, Pearson.Prentice Hall (2005)

"Sistemas de Control en Ingeniería", Paul H. Lewis, Chang Yang, Prentice Hall (1999)

Revistas

Automática (Elsevier)


Control System Magazine (IEEE)

Direcciones web

Control Tutorials for Matlab & Simulink
http://www.engin.umich.edu/group/ctm/

Control System Design with the Control System Designer App
https://es.mathworks.com/videos/control-system-design-with-control-system-tuning-app-68749.html


Acceso a MATLAB para todo el personal y alumnos en Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea
https://es.mathworks.com/academia/tah-portal/universidad-del-pais-vasco-31427936.html

Matlab Online
https://matlab.mathworks.com