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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERÍA APLICADA
1.
SILABO P.A. 2012-I
INFORMACIÓNGENERAL
Nombredelcurso
Códigodelcurso
Especialidad
Condición
Ciclosdeestudios
Pre‐requisitos
Númerodecréditos
Totaldehorassemestrales
Totaldehorasporsemana
Teoría
Practica
Laboratorio
Duración
Sistemadeevaluación
Subsistemadeevaluación
Profesordeteoría
Profesordepractica
:CONTROLDIGITAL
:MT228
:M6
:OBLIGATORIO
:9no
:
:03
:64
:04
:02
:‐‐
:02
:17SEMANAS
:F
:‐‐
:M.Sc.RicardoRodríguezBustinza
2.SUMILLA
Introducción. Fenómenos de muestreo. Ecuaciones de diferencias. Modelamiento.
Transformada Z. Funciones de transferencia Z. Muestreo y reconstrucción. Respuesta en
frecuencia.Discretizandofuncionesdetransferenciatiempocontinuo.Modelosespaciode
estado.Respuestadinámicadesistemasdiscretos.Análisisdelaestabilidad.Identificación
de Modelos con algoritmos recursivos. Emuladores digitales. Controladores discretos
directos. Diseño del controlador digital PID. Optimizando un controlador digital PID.
Diseño del controladores avanzados FST, Deadbeat. Diseño del controlador adaptivo
MRAC.
3.OBJETIVO
Losestudiantesalfinalizarelcursoelalumnoestaráenlacapacidadde:
 Analizarlasmetodologíasparaelmodelamiento,diseñodesistemasdecontroldigital
ysusaplicaciones.



Implementaráalgoritmoscomputacionalesparaobtenerlosmodelosdeidentificación
en forma experimental y diseño de control de sistemas lineales invariantes en el
tiempo.
Usará las herramientas proporcionadas por el software de simulación de Matlab y
LabVIEWparalasolucióndeproblemas.
Usará las técnicas de control directo y avanzado para el diseño de controladores
digitales.Implementarasistemasdecontroldigitalentiemporealusandotarjetasde
adquisicióndedatosNIDAQUSB/PCI.
4.PROGRAMA
1°SEMANA
Introducción.‐ Sistemas de control digital. Señales en tiempo discreto. Fenómeno de
Muestreo.‐Quantizador.Aliasing.
2°SEMANA
Ecuaciones en Diferencias.‐ Modelos con ecuaciones en diferencias. Cálculo de respuestas
dinámicas y estáticas. Diagrama de bloques de modelos de ecuaciones en diferencias. La
TransformadaZ.‐Definición.PropiedadesdetransformadaZ.Transformadainversa.Cálculo
delaTrasformadaZ.Análisisdelossistemasdiscretosdeprimerorden.
3°SEMANA
Modelamientodesistemaseneltiempodiscreto.Desarrollodemodelosentiempodiscreto.
Modelos de diferencia finita. Discretización exacta para sistemas lineales. Análisis de
sistemas de orden superior. Ajuste de ecuaciones en tiempo discreto para procesar datos.
CálculodelarespuestaeneltiempodiscretodemodelosconfuncionesdetransferenciaZ.
Muestreo y Reconstrucción.‐ Muestreo de datos de un sistema. Componentes del sistema
muestreado.Reconstruccióndeunaseñalapartirdesusmuestras.Análisisdesistemascon
tiempoderetardo.Aplicacionesconsistemaenlazoabiertoysistemasenlazocerrado.
4°SEMANA
PRACTICACALIFICADA1
5°SEMANA
Discretizando Funciones de Transferencia Tiempo Continuo.‐ Introducción. Discretizando
conelementosZOHenlaentrada.DiscretizandousandoaproximacionesnuméricasEulery
Tustin. Relaciones entre polos en tiempo continuo y polos en tiempo discreto. Modelos
Espacio de Estado.‐ Forma general y forma lineal de modelos espacio de estado.
Discretizando modelos lineales espacio estado en tiempo continuo. Linealización de
modelos no lineales en espacio de estado. Calculando respuestas de modelos espacio de
estado en el tiempo discreto: desde los modelos espacio de estado a funciones de
transferencia,ydesdelosmodelosfuncióndetransferenciaamodelosespaciodeestado.
6°SEMANA
RespuestaDinámicadeSistemasDiscretos.‐Análisisdelarespuestatransitoriaenelestado
estacionario. Efectos del muestreo en sistemas discretos. Mapeo en el plano–s a plano–z.
Relaciones matemáticas del mapeo. Análisis de las líneas de amortiguamiento y líneas de
frecuencianatural.
7°SEMANA
PRACTICACALIFICADA2
8°SEMANA
EXAMENPARCIAL
9°SEMANA
Análisis de la Estabilidad.‐ Propiedades de la estabilidad. Análisis de la estabilidad en
modelosfuncióndetransferenciaymodelosespaciodeestado.Análisisdelaestabilidaden
sistemarealimentado.CriteriodeestabilidaddeJury.Análisisdelaestabilidadendiagrama
deBode,márgenesdegananciaydefase.
10°SEMANA
Emulación Digital.‐ Aproximador digital Matched (MPZ). Aproximador digital bilineal
(trapezoidal). Aproximador digital prewarp. Diseño Digital de Sistemas de Control
DiseñadosenTiempoContinuo.‐RediseñodecontroladoresadelantodefaseyPID.
11°SEMANA
ControladoresDiscretosDirectos.‐DiseñodeloscontroladoresP/PI/PD/PID.Optimizando
un Controlador Digital PID.‐ Introducción. Parámetros óptimos del algoritmo de control
para sistemas de bajo orden. Diseño a través de la optimización numérica. Algoritmo
computacionaldeoptimizacióndeparámetros.
12°SEMANA
PRACTICACALIFICADA3
13°SEMANA
ControladoresAvanzados.‐
DiseñodelcontroladorFiniteSettlingTime.Diseñodelcontroladordeadbeat.
14°SEMANA
Controlador Adaptivo.‐ Modelando procesos no lineales. Procedimientos de estimación.
Método de los mínimos cuadráticos recursivo. Estimación de estados. La ley de control
adaptiva.
15°SEMANA
PRACTICACALIFICADA4
16°SEMANA
EXAMENFINAL
17°SEMANA
EXAMENSUSTITUTORIO
5.
ESTRATEGIASDIDACTICAS
5.1 Método.Inductivo,deductivoyexperimental
5.2 Procedimiento.Análisisysíntesis.
5.3Formas.Exposición,diálogo,motivación,trabajogrupal.
6.
MATERIALESEDUCATIVOSYOTROSRECURSOSDIDACTICOS
6.1Paraeldesarrollodelasclasesteóricasseutilizarapizarrayproyectormultimedia
7.‐EVALUACIÓN
a. SistemadeEvaluaciónSistemaF
8.‐BIBLIOGRAFIA
1. C.Phillips,H.Nagle.“ControlSystemAnalysisandDesign”.PrenticeHall,1984.
2. Gene Franklin, J. Powell. “Digital Control of Dynamics System”. Addison Wesley, 2da
Ed,1990.
3. Gene Franklin, J. Powell, A. Emami‐Naeini. “Feedback Control of Dynamics System”.
AddisonWesley,3eraEd,1994.
4. PaulHLewis.“SistemasdeControlenIngeniería”.PrenticeHall,primeraEd,1999.
5. O.ReinosoGarcía.“ControldeSistemasDiscretos”.McGrawHill,1eraEd,2004.
6. T.Kailath.“LinearSystems”.PrenticeHall,1980.
7. KatsuikoOgata.“SistemasdeControlenTiempoDiscreto”.PrenticeHall,1996.
8. Chi‐TsongChen.“LinearSystemTheoryandDesign”.OxfordUniversityPress,1999.
9. Karl. J. Astrom & Bjorn Wittenmark. “Computer Controller System”. Prentice Hall,
1997.
10. O.ReinosoGarc´ıa.“ControldeSistemasDiscretos”.McGrawHill,1eraEd,2004.
11. E. Slotine, J.J. Y Li, Weiping. “Applied Nonlinear Control”. Prentice Hall‐Englewood
Londres(1991).
12. Rolf Isserman. “Digital Control Systems”. Volumen 1, Springer‐Verlag. Segunda
Edición,Germany,1989.
13. F.RodríguezRubioyM.LópezSánchez.“ControlAdaptivoyRobusto”.Universidadde
Sevill,1996.
14. A. Rojas Moreno. “Control Avanzado: Diseño y Aplicaciones en Tiempo real”.
Publicaciónindependiente.ISBN9972‐9318‐0‐3,2001.