Gure eguneroko bizimoduan, kontrol-sistemak ugariak dira. Adibide batzuk aipatzearren, etxean (tenperaturaren kontrola, lapurreten aurkako sistemak edo telefonia mugikorra), garraio-sistemetan (ABS edo autoaren trakzioaren kontrola, hegazkinaren gurutzaldiaren kontrola), industrian (prozesuena, farmazeutikoa, makina-erreminta) edo internet bidezko trafikoaren kontrola. Ekonomia, biologia edo medikuntza bezalako arloetan ere zeresan garrantzitsua dute.

Kontrol-sistema automatiko baten helburu da sistema bat (makina, prozesua, gailua) era zehatz baten portatzea gizakiaren parte-hartze minimoarekin. Kontrol-sistema hori “berrelikatua” bada, kontrolatu behar duen sistemaren portaera neurtu eta behar lukeena ez bada zuzenduko du. Berrelikadura bizitzaren ezaugarri bat da. Organismo guztiek partekatzen dute zelan dauden neurtzeko eta behar izanez gero aldatzeko ahalmena. Berrelikadurak agintzen du zelan hazten garen, zelan erantzuten dugun estresak jota gaudenean edo zelan doitzen dugun gorputzaren tenperatura, odolaren presioa edo kolesterol-maila. Hau da, gure bizimodua erosoago egiten duen zerbait ez ezik, geure existentziarako ezinbestekoa da.

Kontrol-sistema automatikoari diziplina aniztasuna datxekio. Ohiko osagaiak dira sentsoreak (neurtzeko), eragingailuak (aldaketak burutzeko), konputagailuak eta softwarea (kalkuluak egin eta erabakiak hartzeko).

Kontrol-sistemen azterketa eta diseinuak ezagutza-maila bat eskatzen du:



- prozesuaren eremuari buruzkoa (gure kasuan, ingeniaritzako diziplinak)

- kontrol-teknikei buruzkoa

- sentsoreen eta eragingailuen teknologiari buruzkoa

- konputagailuaren denbora errealeko operazioei eta softwareari buruzkoa

- sentsoreen eta eragingailuen sareei buruzkoa, sare bidez konektatu egon baitaitezke



Beste arlo batzuetako irakasgaietan hainbat diziplinatako (fisika, kimika, mekanika, elektrikoa) prozesuen ezagutza jaso duzue, baita tresna matematikoak ikasi ere (ekuazio diferentzialak, Laplace eraldaketa). Irakasgai honen helburua da ezagutza hori eta tresna matematikoak horiek kontrol-sistemen azterketa eta diseinuan zelan erabili behar diren ikastea.

Helburu hau lortzeko eduki teorikoak, metodologiak eta esperimentuak behar dira.



TEORIKOAK, sistema errealen eredu matematikoak bilatu eta eredu horien bidez portaera dinamikoaren azterketa egiteko.



METODOLOGIKOAK, kontrol-sistema berrelikatuaren diseinuaren faseak burutzeko, sistemaren portaerak zehaztutako baldintzak betetzeko.



ESPERIMENTUAK, kontrolagailuen diseinuak sistema errealean izango duen eragina ikusi ahal izateko. Horretarako, industriako sistema errazen eskala-ereduak erabiliko dira.



Konputagailuen bidezko kontrol-sistemen teknikak Aurre-Sakontzeko, “Konputagailu bidezko kontrola” irakasgaian ikasten da, kontrol-sistemaren inplementazioarekin erlazionatutako alderdiak landuz. Aurre-Sakontze bereko “Industria Automatizazioa” irakasgaiak, industria-prozesuen kontrol logikoa eta sekuentziala lantzen ditu eta teknologikoagoa da. Beste alderdi batzuk, denbora errealeko programazioa, sareak, robotika eta kontrol aurreratua bezalakoak, graduaren gaitasunetatik kanpo daude baina Masterreko Sakontzean lantzen dira.

Irakasgai honetan garatuko den gaitasunka eta espero den Ikasketaren Emaitza (IE) hauek dira:



M02R6 Automatismoen oinarriak eta kontrol-metodoak ezagutzea.



IE. Makina eta industria prozesuentzako automatismoak eta kontrol-sistemak diseinatzea.

EDUKI TEORIKOAK:



1. Gaia-Sarrera. Begizta irekiko kontrola eta begizta itxiko kontrola. Eskuzko kontrola eta kontrol automatikoa. Aldagai esanguratsuen identifikazioa. Sistemaren bloke diagrama. Berrelikadura begizta. Berrelikaduraren osagaiak.

2. Gaia-Sistema dinamikoen kanpo adierazpena eta ereduak. Sistemen eredu matematikoak. Laplace-n eraldaketa. Ekuazio diferentzialak eta transferentzi funtzioa.

3. Gaia-Denboraren eremuko azterketa. Froga seinaleak. Lehen ordenako, bigarren ordenako eta ordena handiagoko sistemen erantzun iragankorra. Lehen ordenako, bigarren ordenako eta ordena handiagoko sistemen saiakera bidezko identifikazioa.

4. Gaia-Sistema berrelikatuen azterketa. Sistema berrelikatuak. Egonkortasuna. Erroen Toki Geometrikoa: eraikuntza arauak eta definizioa. Egoera iraunkorreko errorea.

5. Gaia-Kontrolagailuen diseinua. PID kontrolagailua. Oinarrizko kontrol ekintzak. Algoritmo erabilienak. PID diseinu eta sintonia metodoak. Esperimentuetan oinarritutako metodoak. Ereduan oinarritutako diseinu analitikoa.

6. Gaia-Maiztasunaren eremuko azterketa. Maiztasun-erantzuna. Bode diagramatik transferentzia funtzioen identifikazioa.





EDUKI PRAKTIKOAK:



Irakasgaiaren alderdi praktikoaz jabetzeko eta eskola magistraletan emandako kontzeptu teorikoak zertarako balio duten eta gero zelan aplikatzen diren ikusteko, hurrengo programa praktikoa garatu da:

P1: Identifikazio Esperimentala (Maketa errealekin)

P2: Sistema Berrelikatuak eta Erroen Toki Geometrikoa (Simulazioan)

P3: PID Kontroladoreen Diseinu Esperimentala (Simulazioan)

P4-5:PID Kontroladoreen Diseinu Analitikoa (Maketa errealekin)

Irakasgaia amaitzerako, kontrol-sistema bat diseinatzeko gai izatea da helburua, horretarako ikasitako kontzeptuak aplikatuz diseinuaren hiru faseetan: ereduak egitean, azterketa eta diseinuan.



Eskola magistraletan kontzeptu teorikoak ikasiko dira, automatikaren oinarrizko kontzeptuen garrantzia eta aplikazio eremua nabarmenduz.



Mintegietan kontzeptu teoriko horiek finkatu eta sakonduko dira ariketa praktikoen bidez. Saio batzuetan saio praktikoetako gaiak landuko dira, laborategira joan aurretik egin beharreko lana indartzeko. Taldekako lana egingo da, eztabaidaren bitartez diseinua eta, aldi berean, ikasketa-prozesua aberasten delako.



Atal praktikoan, kontrol-sistema baten diseinu eta egiaztapenerako eman beharreko pausuak jarraituko dira. Horietako saio batzuetan eskala txikiko ereduak erabiliko dira eta taldekako lana izango da. Beste batzuetan simulatutako ereduak erabiliko dira eta bakarka egingo da lan.



Mintegi eta laborategiko saio guztietara joan aurretik, dagokion prestakuntza-lana egin beharko du ikasleak. Mintegi eta praktiken koadernoaren helburua da ikasleak progresiboki egiten duen lana bertan egitea, bai eskolara etorri aurretik egin beharreko zein bertan egindakoa. Irakasleak edozein unetan eskatu ahal izango dio koadernoa ikasleari, zelan doan ikusi eta behar izanez gero berrelikadura eskaintzeko.



Irakasgaiaren dokumentazio guztia (teoria, praktika-gidak eta simulazio-programak) eskuragarri izango da eGELA plataforma birtualean https://egela.ehu.es/. Bide hau bera erabiliko da irakasgaiaren gaineko beste edozein informazio edo ohar argitaratzeko.



TRESNA INFORMATIKOAK



LABVIEW-n oinarritutako tresna:

Sistema eta eskala txikiko ereduen azterketa, simulazio eta denbora errealeko kontrolerako tresna

PLATAFORMA BIRTUALA (eGELA):

Irakasle-ikaslearen komunikaziorako plataforma, informazioa eta abisuak elkartrukatzeko erabiliko dena.

MATLAB:

Kontrol Sistemak diseinatu eta ebaluatzeko softwarea.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 50
  • Test motatako proba (%): 40
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 10

Irakasgaian denboraren eremuko sistemen analisiari eta berrelikaduraren efektuari buruzko kontzeptuak aurkezten dira (T1-4). Ondoren, kontzeptu guztiak konbinatzen dira teknika analitiko eta esperimentalekin, sistema horretarako kontralagailuak definitzeko (T5) eta maiztasunaren eremuan analisia aurkezten da (T6).



Beraz, irakasgaiak era inkrementalean jorratzen ditu kontzeptu ezberdinak, eta horretan funtsezkoa da ikasleak lehen gaien kontzeptuak behar bezala barneratuta izatea, irakasgaiaren azken helburuari heldu ahal izateko, hots, kontrolatzaileen diseinua.



Ikaskuntza errazteko, irakasgaiaren ebaluazioa etengabe ezartzen da ikasturtean zehar, hiru mugarri nagusiren bidez:



-Bitarteko idatzizko proba ( % 40): 1. eta 4. Gaietan jorratzen diren oinarrizko kontzeptuak eta funtsak ebaluatzen ditu. Proba hau test+justifikazio formatua izango du. Irakasgaian aurrera egiteko oinarrizko kontzeptu hauek duten garrantzia dela eta, proban gutxienez % 40a lortzea eskatuko da azken notaren batez bestekoa egiteko balio dezan.

-Kontrolagailuak diseinatzeko laborategiko praktika (%10): Ikasgaiaren praktiken azken saioan ikasleak hainbat kontrolagailuren diseinuari aurre egin ahal izango dio laborategiko maketa erreal batekin. Horretarako, 5. Gaian ikusitako diseinu-teknikak erabili beharko dira. Ikasleek diseinatu eta baliozkotutako kontrolagailuak praktika amaitzean ebaluatuko dira.

-Amaierako idatzizko proba (%50): ikasleak ikasgaiari lotutako ikaskuntzaren emaitza lortu duen ebaluatuko du, baita kontrol-sistemak diseinatzeko gaitasuna ere. Horretarako, ikasleak 5-6 gaietako teknikak aplikatu beharko ditu, 1-4 gaien kontzeptuez gain. Proba hau Eskolak ohiko deialdirako definitutako data ofizialean egingo da. Proba horretan, gutxienez % 40a lortzea eskatuko da azken notaren batez bestekoa egiteko balio dezan.



Ohiko deialdian irakasgaia gainditzeko, guztira 5 puntu edo gehiago lortu behar dira adierazitako hiru tresnen bidez, eta, horrez gain, % 40tik gorako nota lortu behar da bai bitarteko proba idatzian baita bukaerako idatzizko proban ere.



Bitarteko Idatzizko Proban ikasle batek eskatutako %40a lortzen ez badu, ez da kontuan hartuko honen ebaluazio jarraitua, eta zuzenean aplikatuko zaio ebaluazio jarraituari uko egiteko atalean zehaztutako Azken Ebaluazioaren mekanismoa.



Amaierako idatzizko proban ikasle batek eskatutako % 40 gainditzen ez badu, ohiko deialdiaren aktan jaso daitekeen gehieneko nota 4.5 izango da (10etik).



EBALUAZIO JARRAIARI UKO EGITEA



Uko egiteko, nahikoa da ikaslea EZ AURKEZTEA Bitarteko Proba Idatzira.



Ebaluazio jarraituari uko egiten dion ikasleak irakasgai osoko ezagutzak eta gaitasunak lortu dituela egiaztatu beharko du, amaierako idatzizko probaren (amaierako notaren %50) eta proba osagarri baten bidez (amaierako notaren %50). Proba osagarria test motakoa, erantzun laburrekoa, arazoen garapenekoa edo aurrekoen konbinazio batekoa izan daiteke.



Amaierako idatzizko proban ikasle batek eskatutako % 40 gainditzen ez badu, ohiko deialdiaren aktan jaso daitekeen gehieneko nota 4.5 izango da (10etik).



Egitura hau mantendu egingo da, bai ohiko deialdian, bai ezohikoan.



EBALUAZIOARI UKO EGITEA



Azterketa egun ofizialean frogara ez aurkeztea, ohiko deialdiari uko egitea izango da. Deialdiari uko egitean, kalifikazioa ez aurkeztua izango da.

Ezohiko deialdiko azken nota ebaluazio jarraituari uko egiteko atalean zehaztutako Azken Ebaluazioaren mekanismoa jarraituz egingo da, hau da:



-Ezohiko deialdiaren amaierako idatzizko proba ( % 50): ohiko deialdiaren antzeko ezaugarriak izango ditu. Proba horretan, gutxienez %40a lortzea eskatuko da azken notaren batez bestekoa egiteko balio dezan.

-Froga osagarria (% 50): Ikasgai osoko kontzeptuak eta teknikak ebaluatu ahal izango ditu, test motako galderen, erantzun laburren, arazoen garapenaren edo aurrekoen konbinazio baten bidez.



Ohiko deialdian ebaluaketa Jarraiari uko egin EZ dioten ikasleei Bitarteko Idatzizko Probaren nota (%40) eta Laborategian Kontrolatzaileak diseinatzeko Praktikari (%10) dagokion nota mantenduko zaizkie (Bitarteko Idatzizko Proban %40a baino gehiago lortu badute). Beraz, ez dute Proba Osagarria egin beharko. Nolanahi ere, ikasle batek irakasgaiaren %100 ebaluatu nahi badu, ikasgaiaren koordinatzaileari mezu elektroniko bat bidalita egin ahal izango du, ezohiko deialdiaren Amaierako Idatzizko probaren data ofiziala baino hilabete lehenago.



Ezohiko deialdian irakasgaia gainditzeko, 5 puntu edo gehiago lortu behar dira guztira, lehen adierazitako ebaluazio-tresnen bidez, eta nahitaezkoa da % 40 lortzea Ezohiko deialdiaren amaierako idatzizko proban. Ez lortzekotan, aktan adieraziko den nota maximoa 4.5 izango da (10etik).





EBALUAKETARI UKO EGITEA



Azterketa egun ofizialean frogara ez aurkeztea, ohiko deialdiari uko egitea izango da. Deialdiari uko egitean, kalifikazioa ez aurkeztua izango da.

Irakasgaiaren dokumentazioa eGelan dago.

Mintegi eta praktiken koadernoa. BIE-ko Argitaratze Sekzioan

LabView-n oinarritutako erreminta. Sistema eta eskala txikiko ereduen azterketa, simulazio eta denbora errealeko kontrolerako erreminta.

Plataforma birtuala (eGELA).
Irakasle-ikaslearen komunikaziorako plataforma, informazioa eta abisuak elkartrukatzeko erabiliko dena.

Matlab softwarea
EHUko ikasle guztiek dute eskuragai lizentzia korporatiboarekin.

Oinarrizko bibliografia

Sistemas de Control Moderno. Dorf, Richard C., Bishop, Robert H. Ed. Pearson Prentice Hall.

Ingeniería de Control Moderna. K. Ogata. Ed. Pearson Prentice Hall.

Sistemas de Control Automático. Benjamín C. Kuo. Ed. Pearson Prentice Hall.

Sistemas Automáticos. F.X. Blasco Ferragud. M.A. Martínez Iranzo, J.S. Senent Español, J. Sancis Sáez. Ed. Universidad Politécnica de Valencia

Gehiago sakontzeko bibliografia

The Art of Control Engineering. K. Dutton, S. Thompson, B. Barraclough. Addison Wesley (1997).

Aldizkariak

Control Engineering Practice. A Journal of IFAC, the International Federation of Automatic Control. http://www.elsevier.com/
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial. http://riai.isa.upv.es/

Web helbideak

IFAC-International Federation of Automatic Control. http://www.ifac-control.org/
Comité Español de Automática. http://www.cea-ifac.es/