Enginyeria de Control

Objectius

• OB1. Proporcionar els coneixements necessaris perquè l'estudiant sigui capaç de comprendre els sistemes de control lineal.
• OB2. Proporcionar els coneixements necessaris perquè l'estudiant sigui capaç de dissenyar sistemes de control lineal, fent una atenció especial en el disseny de controladors proporcionals integrals derivatius (PID).
• OB3. Proporcionar tècniques que permetin sistematitzar i «tunejar» els controladors PID.
• OB4. Promoure el treball en equip, el rigor, la iniciativa, la creativitat i l'emprenedoria.
• OB5. Promoure l'elaboració de documentació i de presentacions tècniques a partir de l'anàlisi de les dades i de la informació obtingudes, i exposar-les i defensar-les en públic.

Resultats d'aprenentatge

• RA1. Redacta informació tècnica referent al control i a l'automatizació de processos industrials.
• RA2. Analitza, dissenya i implementa sistemes de control.
• RA3. Identifica i es familiaritza amb la terminologia i la notació utilitzades en els mètodes de control.
• RA4. Aprèn a utilitzar la plataforma MATLAB per analitzar i dissenyar els sistemes de control.
• RA5. Planteja i resol problemes en equip.
• RA6. Exposa eficaçment de forma oral els resultats obtinguts en pràctiques i/o treballs.

Competències

Generals

• Combinar el coneixement científic amb les habilitats tècniques i els recursos tecnològics per resoldre les dificultats de la pràctica professional.
• Mostrar actitud positiva per aprendre permanentment, innovar, crear valor i adquirir coneixements nous.

Específiques

• Comprendre i aplicar els fonaments teòrics de la dinàmica de sistemes i del control continu, discret i multivariable per modelar i simular sistemes i per dissenyar sistemes de regulació i de control automàtic d'aplicació en els àmbits de l'enginyeria de l'automoció.

Bàsiques

• Demostrar posseir i comprendre coneixements en una àrea d'estudi que parteix de la base de l'educació secundària general, que se sol trobar en un nivell que, si bé se sustenta en llibres de text avançats, també inclou alguns aspectes que impliquen coneixements procedents de l'avantguarda del camp d'estudi propi.
• Saber aplicar els coneixements a la feina i en la vocació d'una manera professional i posseir les competències que se solen demostrar mitjançant l'elaboració i defensa d'arguments i la resolució de problemes en l'àrea d'estudi pròpia.

Transversals

• Actuar amb esperit i reflexió crítics davant el coneixement en totes les seves dimensions. Mostrar inquietud intel·lectual, cultural i científica i compromís cap al rigor i la qualitat en l'exigència professional.
• Emprar diferents formes de comunicació, tant orals com escrites o audiovisuals, en la llengua pròpia i en llengües estrangeres, amb un alt grau de correcció en l'ús, la forma i el contingut.

Continguts

1. Introducció als sistemes de control
   1. Introducció i terminologia bàsica
   2. Models matemàtics de sistemes
   3. Transformada de Laplace
   4. Diagrames de blocs. Funcions de transferència
2. Resposta temporal
   1. Sistemes de primer ordre
   2. Sistemes de segon ordre, sistemes d'ordre superior
   3. Especificacions de la resposta temporal
3. Estudi de l'error. Coeficients d'error estàtic
   1. Estudi de l'error dinàmic d'un sistema en llaç tancat
   2. Tipus del sistema. Funció de transferència en llaç obert
   3. Coeficients d'error estàtic
4. Estabilitat de sistemes en llaç tancat
   1. Concepte d'estabilitat. Estabilitat i el pla S
   2. Mètode del lloc geomètric de les arrels (LGA)
   3. Mètodes freqüencials. Diagrames de Bode i Nyquist
5. Compensadors PID
   1. Característiques
   2. Disseny de compensadors PID amb el LGA
   3. Disseny de compensadors PID amb la resposta freqüencial
   4. Compensadors PID. Mètodes de sintonia empírica

Avaluació

L'avaluació de l'assignatura es basa en el seguiment continu del treball de l'estudiant al llarg del curs. Les activitats d'avaluació s'agrupen en quatre categories:

1. La realització d'exercicis d'avaluació continuada, que permeten estudiar i practicar els conceptes de l'assignatura de manera continuada durant tot el semestre. Aquesta activitat avaluable inclou la realització de treballs/exercicis, l'observació de la participació i el seguiment del treball dut a terme.
2. La realització de pràctiques de simulació/experimentació, que permeten experimentar i aprofundir en els conceptes de l'assignatura. L'avaluació de les pràctiques de laboratori inclou la redacció d'informes o treballs sobre les pràctiques dutes a terme, el seguiment del treball realitzat i l'observació de la participació durant les pràctiques.
3. L'elaboracció del projecte ABP, que permet observar com els conceptes de l'assignatura s'apliquen a un projecte realista. L'avaluació de l'ABP inclou la valoració de la memòria, la defensa pública davant d'un tribunal, la coavaluació per part dels integrants del grup i l'observació per part del tutor de grup.
4. La realització d'un examen a final del curs.

La nota final de l'assignatura es calcula a partir de la mitjana ponderada de les notes de les activitats avaluables:

• Examen parcial: 20 %, recuperable RA1, RA2, RA3
• Examen final: 50 %, recuperable RA1, RA2, RA3
• Projecte ABP: 30 %, no recuperable RA1, RA2, RA3, RA4, RA5
• Avaluació continuada: 15 %, no recuperable RA1, RA2, RA3
• Pràctiques de laboratori: 15 %, no recuperable RA1, RA2, RA3, RA4, RA5

Per aprovar l'assignatura es requereix una nota mínima de 4 punts en l'examen.

Metodologia

L'assignatura es desenvolupa en 2 etapes:

• 1a etapa: durant les primeres 10 setmanes del curs lectiu els estudiants adquireixen els conceptes bàsics de l'assignatura amb sessions de classes que impliquen la participació activa i mitjançant la realització de pràctiques de laboratori.
• 2a etapa: durant les darreres 5 setmanes del curs lectiu, els estudiants fan un projecte basat en la metodologia d'aprenentatge basat en projectes (ABP), en el qual apliquen els conceptes adquirits prèviament.

Classes amb participació activa de l'estudiantat

Durant el curs s'imparteixen diverses classes de tipus magistral, però amb molta participació de l'estudiantat. Són de dues hores de durada cadascuna, amb la totalitat dels alumnes.

En les classes s'introdueixen els conceptes bàsics del temari i s'intensifiquen els apartats que es consideren importants per a l'assimilació de l'assignatura. Sempre que és possible s'intenta fer una aproximació als conceptes diferent de la que apareix als apunts, amb la intenció de donar a l'estudiant diferents visions que serveixin per millorar la comprensió del temari.

Una part significativa de les hores destinades a classes magistrals s'utilitzen per resoldre exercicis i problemes de disseny de sistemes de control.

Pràctiques de laboratori

Es fan un total de 4 pràctiques de simulació/experimentació amb la finalitat de reforçar la part teòrica amb continguts i eines pràctiques.

S'ha de presentar un informe per cada pràctica que ha d'incloure els resultats obtinguts.

Les pràctiques es fan en parelles.

Aprenentatge basat en projectes (ABP)

En les darreres setmanes del curs lectiu els estudiants porten a terme un projecte global en el qual apliquen els coneixements apresos de totes les assignatures cursades en el mateix semestre.

Al final del curs, cada grup ha de presentar i defensar el seu projecte (el disseny, la construcció i els resultats) i ha de respondre les qüestions formulades pel professorat.

Prova escrita

Per assegurar els resultats d'aprenentatge hi ha un examen individual al final del curs amb preguntes teòriques i exercicis/problemes.

Bibliografia

Bàsica

• Katsuhiro, Ogata (2010). Ingeniería de control moderna (5 ed.). Grupo Anaya Publicaciones Generales.
• Creus Solé, A. (2011). Instrumentación industrial (8 ed.). Marcombo.
• Dale R., P. (2017). Industrial Process Control Systems (2 ed.). Crc Press.
• Douglas, Brian (2019). The fundamentals of control theory. Recuperat de http://bit.ly/2XLlAKl
• Roca Cusidó, A. (1997). Control de Procesos. Edicions UPC.

Complementària

El professorat facilita les referències de la bibliografia complementària i de lectura obligatòria en el transcurs de l'assignatura a través del Campus Virtual.