Ingeniería de Control

Objetivos

• OB1. Proporcionar los conocimientos necesarios para que el estudiante sea capaz de comprender los sistemas de control lineal.
• OB2. Proporcionar los conocimientos necesarios para que el estudiante sea capaz de diseñar sistemas de control lineal, prestando especial atención al diseño de controladores proporcionales integrales derivativos (PID).
• OB3. Proporcionar técnicas que permitan sistematizar y «tunear» los controladores PID.
• OB4. Fomentar el trabajo en equipo, el rigor, la iniciativa, la creatividad y el emprendimiento.
• OB5. Promover la elaboración de documentación y de presentaciones técnicas, a partir del análisis de los datos y de la información obtenidos, y exponerlas y defenderlas en público.

Resultados de aprendizaje

• RA1. Redacta información técnica referente al control y automatización de procesos industriales.
• RA2. Analiza, diseña e implementa sistemas de control.
• RA3. Identifica y se familiariza con la terminología y la notación utilizadas en los métodos de control.
• RA4. Aprende a utilizar la plataforma MATLAB para analizar y diseñar los sistemas de control.
• RA5. Plantea y resuelve problemas en equipo.
• RA6. Expone eficazmente de forma oral y escrita los resultados obtenidos en prácticas y/o trabajos.

Competencias

Generales

• Combinar el conocimiento científico con las habilidades técnicas y los recursos tecnológicos para resolver las dificultades de la práctica profesional.
• Mostrar actitud positiva para aprender permanentemente, innovar, crear valor y adquirir nuevos conocimientos.  

Específicas

• Comprender y aplicar los fundamentos teóricos de la dinámica de sistemas y del control continuo, discreto y multivariable para modelar y simular sistemas y para diseñar sistemas de regulación y de control automático de aplicación en los ámbitos de la ingeniería de la automoción.

Básicas

• Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
• Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

Transversales

• Actuar con espíritu y reflexión críticos ante el conocimiento en todas sus dimensiones, mostrando inquietud intelectual, cultural y científica y compromiso hacia el rigor y la calidad en la exigencia profesional.
• Usar distintas formas de comunicación, tanto orales como escritas o audiovisuales, en la lengua propia y en lenguas extranjeras, con un alto grado de corrección en el uso, la forma y el contenido.

Contenidos

1. Introducción a los sistemas de control
   1. Introducción y terminología básica
   2. Modelos matemáticos de sistemas
   3. Transformada de Laplace
   4. Diagramas de bloques. Funciones de transferencia
2. Respuesta temporal
   1. Sistemas de primer orden
   2. Sistemas de segundo orden, sistemas de orden superior
   3. Especificaciones de la respuesta temporal
3. Estudio del error. Coeficientes de error estático
   1. Estudio del error dinámico de un sistema en lazo cerrado
   2. Tipo del sistema. Función de transferencia en lazo abierto
   3. Coeficientes de error estático
4. Estabilidad de sistemas en lazo cerrado
   1. Concepto de estabilidad. Estabilidad y el plano S
   2. Método del lugar geométrico de las raíces (LGA)
   3. Métodos frecuenciales. Diagramas de Bode y Nyquist
5. Compensadores PID
   1. Características
   2. Diseño de compensadores PID con el LGA
   3. Diseño de compensadores PID con la respuesta frecuencial
   4. Compensadores PID. Métodos de sintonía empírica

Evaluación

La evaluación de la asignatura se basa en el seguimiento continuo del trabajo del estudiante a lo largo del curso. Las actividades de evaluación se agrupan en cuatro categorías:

1. La realización de ejercicios y tests de evaluación continua, que permiten estudiar y practicar los conceptos de la asignatura durante todo el semestre. Esta actividad evaluable incluye la realización de trabajos/ejercicios, la realización de cuestionarios con preguntas teóricas, la observación de la participación y el seguimiento del trabajo realizado.
2. La realización de prácticas de simulación/experimentación, que permiten experimentar y profundizar en los conceptos de la asignatura. La evaluación de las prácticas de laboratorio incluye la redacción de informes o trabajos sobre las prácticas, el seguimiento del trabajo realizado y la observación de la participación durante las prácticas.
3. La realización del proyecto ABP, que permite observar cómo los conceptos de la asignatura se aplican a un proyecto real. La evaluación del ABP incluye la valoración de la memoria, la defensa pública ante un tribunal, la coevaluación por parte de los integrantes del grupo y la observación por parte del tutor del grupo.
4. La realización de un examen al final del curso.

La nota final de la asignatura se calcula a partir de la media ponderada de las notas de las actividades de evaluación:

• Examen: 50 %, recuperable
• Proyecto ABP: 20 %, no recuperable
• Evaluación continua: 15 %, no recuperable
• Prácticas de laboratorio: 15 %, no recuperable

Para aprobar la asignatura es necesaria una nota mínima de 4 puntos en este examen.

Metodología

La asignatura se desarrolla en 2 etapas:

• 1.^a etapa: durante las primeras 10 semanas del curso lectivo los estudiantes adquieren los conceptos básicos de la asignatura con sesiones de clase que implican la participación activa y mediante la realización de prácticas de laboratorio.
• 2.ª etapa: durante las últimas 5 semanas del curso lectivo, los estudiantes realizan un proyecto basado en la metodología del aprendizaje basado en proyectos (ABP), en el que aplican los conceptos adquiridos previamente.

Clases con participación activa del estudiantado

Durante el curso se imparten clases de tipo magistral, pero con una alta participación por parte del estudiantado. Duran dos horas cada una, con la totalidad de los estudiantes.

En las clases se introducen los conceptos básicos del temario y se intensifican aquellos apartados que se consideran importantes para la asimilación de la asignatura. Siempre que es posible se intenta efectuar una aproximación a los conceptos distinta a la que aparece en los apuntes, con objeto de ofrecer al estudiante diferentes visiones que faciliten la comprensión del temario.

Una parte significativa de las horas destinadas a clases magistrales se utiliza en la resolución de ejercicios y problemas de diseño de sistemas de control.

Prácticas de laboratorio

Se realizan un total de 4 prácticas de simulación/experimentación con el fin de reforzar la parte teórica con contenidos y herramientas prácticas.

Se debe presentar un informe por cada práctica que debe incluir los resultados obtenidos.

Las prácticas se realizan por parejas.

Aprendizaje basado en proyectos (ABP)

En las últimas semanas del curso lectivo los estudiantes llevan a cabo un proyecto global en el que aplican los conocimientos aprendidos de todas las asignaturas cursadas en el mismo semestre.

Al final del curso, cada grupo debe presentar y defender su proyecto (el diseño, la construcción y los resultados) y debe responder a las cuestiones formuladas por el profesorado.

Prueba escrita

Para asegurar los resultados de aprendizaje, hay un examen individual al final del curso con preguntas teóricas y ejercicios/problemas.

Bibliografía

Básica

• 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. Recuperado de http://bit.ly/2XLlAKl
• Roca Cusidó, A. (1997). Control de Procesos. Edicions UPC.

Complementaria

El profesorado facilita las referencias de la bibliografía complementaria y de lectura obligatoria en el transcurso de la asignatura a través del Campus Virtual.