1.1.2. Ejemplos de Sistemas de Control Moderno 2

Universidad Tecnológica de la Mixteca

Teoría de Control

Ingeniería en Electrónica

MC Jacob J. Vásquez Sanjuan

Plan de estudios 1. Introducción a los sistemas de control 1.1. Componentes básicos de un sistema de control 1.2. Clasificación de tipos de sistemas de control 1.3. Ejemplos de sistemas de control 2. Fundamentos matemáticos 2.1. Ecuaciones diferenciales 2.2. Transformada de Laplace 2.3. Expansión en fracciones parciales con Scilab 3. Modelado matemático de sistemas físicos 3.1. Función de transferencia y respuesta impulso 3.2. Diagrama a bloques 3.3. Gráficos de flujo de señal y ganancia de Mason 3.4. Representación en variables de estado 3.5. Sistemas eléctricos 3.6. Sistemas mecánicos 3.7. Sistemas térmicos 3.8. Sistemas de nivel de líquido 3.9. Detectores y codificadores en sistemas de control 3.10. Sistemas no lineales y linealización

4. Análisis de la respuesta transitoria 4.1. Respuesta transitoria de un sistema de primer orden 4.2. Respuesta transitoria de un sistema prototipo de segundo orden 4.3. Análisis de la respuesta transitoria con Matlab 4.4. Efectos de adición de polos y ceros 4.5. Error en estado estable 5. Estabilidad de sistemas lineales 5.1. Método de Routh-Hurtwitz 5.2. Método del lugar de las raíces con Matlab 6. Análisis en el dominio de la frecuencia 6.1. Introducción 6.2. Criterio de estabilidad de Nyquist 6.3. Obtención de la traza de Nyquist con Matlab 6.4. Trazas de Bode 6.5. Graficación de la trazas de Bode con Matlab 6.6. Efectos de la adición de un polo y un cero en la función de trayectoria directa 7. Diseño de controladores 7.1. Consideraciones de diseño 7.2. Control PD, PI y PID 7.3. Control de adelanto, atraso, y adelanto-atraso de fase 7.4. Filtro de muesca 7.5. Control robusto 7.6. Control realimentado en lazos menores 7.7. Control mediante realimentación de estados

Bibliografía Libros básicos  Kuo, Benjamin c. “Sistemas de control automático” . Mexico : Prentice-Hall Hispanoamericana , 1996. ● Ogata, Katsuhiko. “Ingenieria de control moderna”. Mexico : Prentice-Hall Hispanoamericana , 1998. Libros complementarios  Navarro Viadana, Rina m. “Ingeniería de control : analógica y digital” . Mexico : McGraw-Hill Interamericana , 2004.  Bolton, W. “Ingeniería de control”. México : Alfaomega, 2001.  Coughanowr, Donald. “Process systems analysis and control”. Mc-Graw Hill, 1991.

Reglas del curso 

Calificaciones parciales (3)  Examen (60%).  Practicas (25%).  Tareas (15%). El retraso por cada día tiene una penalidad del 20%.



Laboratorio  Entrega en el laboratorio, 50% de la calificación. La cual debe incluir la simulación, en caso de no entregarla se pierde el derecho a permanecer en él.  La practica se entrega una semana después de realizada la práctica. 50% de la calificación.

Reglas del curso 

Formato de la práctica  Titulo de práctica y autores (ordenados alfabéticamente, iniciando con apellidos).  Introducción(30%) : Este es un resumen realizado por los alumnos, !No Teoría de libros, ni de Internet¡ copy-paste.  Procedimiento(25%): Que experimentos hiciste y como los llevaste a cabo.  Resultados(20%): Tablas, cálculos, fotografías, gráficas, y en todos ellos comentarios.  Conclusiones(25%): Que problemas tuviste al realizar los experimentos, hablar de lo que aprendiste y sugerencias.

Reglas del curso 

Calificación final  Examen de todo el material del curso (100%)  Proyecto final (Derecho a examen)



Asistencia  Con cuatro faltas pierde derecho a examen parcial.  No se aceptan justificantes con una semana de retraso.

Página Web del curso

http://www.utm.mx/~jvasquez/teoriadecontrol.html

Historia de los sistemas de control

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Clepsydra, en Grecia, 300 a.c. a 1 d.c. El primer uso del control retroalimentado se considera el mecanismo flotante regulador de agua del reloj de Ktesibios. F:\11.html

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10

Platón usa el reloj de Ktesibios y hace un despertador (para alumnos dormilones)

C:\22.html

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11

Controlador retro-alimentado de nivel de Polzunov

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12

Sistema de James Watt, 1769, para controlar la velocidad de una máquina de vapor

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13

Una aplicación de sistemas de control (patente de 1886)

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14

Aplicaciones actuales

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En el automóvil

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Generadores de voltaje

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Sistemas automáticos : velocidad y posición

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En máquinas CNC

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En robots móviles

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Robots Antropomórficos

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Prótesis

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Sistema de estabilización en un avión Falcon F-16

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En robots móviles

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Care robots

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Proyectos UTM 

Control de una planta generadora de energía eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD; reductor-elevador y convertidor de CA-CD, con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar circuitos impresos sobre una placa de cobre.

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“Sistema de control de un generador de energía eléctrica”, por Edgardo Yescas.

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“Sistema de control de un generador de energía eléctrica”, por Edgardo Yescas.

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“Sistema de control de un generador de energía eléctrica”, por Edgardo Yescas.

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“Sistema de control de un generador de energía eléctrica”, por Edgardo Yescas.

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Robot móvil controlado con IA

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Proyectos UTM 

Control de una planta generadora de energía eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD; reductor-elevador y convertidor de CA-CD, con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar circuitos impresos sobre una placa de cobre.

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Convertidor CD-CD

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Resultados

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Proyectos UTM 

Control de una planta generadora de energía eléctrica.



Controlador de un convertidor de CD-CD; reductor-elevador y convertidor de CA-CD, con factor de potencia unitario.



Prototipo electromecánico para dibujar circuitos impresos sobre una placa de cobre.

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

Resultados

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¿Que es unsistema de control? 

Sistema electrónico que se encarga de regular una o más variables.

¿Que significa regular?  Mantener dentro de ciertos límites.

¿Que variables? 

Temperatura, concentración, flujo, velocidad, etc.

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Ejemplo: Control manual.

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Ejemplo: Control automático.

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Equipo del laboratorio de control



    

Control de velocidad de un motor con carga variable . Suspensión magnética. Control de temperatura, presión y flujo de aire. Péndulo invertido. Viga y bola. Control de nivel de líquido en tres tanques.

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Control de velocidad de un motor con carga variable.

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Levitación magnética

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Control de temperatura, presión y flujo de aire.

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Péndulo invertido

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Viga y Bola

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Control de nivel de líquido en tres tanques.

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Pasos para crear un sistema de control Obtención del modelo matemático del sistema

Materias necesarias : Matemáticas (Transformada de Laplace) Física (mecánica)

Para los pasos restantes se emplea la teoría de control y herramientas computacionales como Matlab

Determinar la estabilidad del sistema MC Jacob J. Vásquez Sanjuan

Diseñar el controlador adecuado

Obtener la respuesta del sistema y mejorarla. 49