Control digital

1. Ficha de Identificación

1. Código y Nombre del Curso

Control II

1. Unidad Académica Responsable del Curso

Ingeniería Electrónica

1. Ubicación curricular

Componente Curricular

Pre-Requisitos

Co-Requisitos

Componente de Automatización y Control

Control I

N/A

1. Créditos Académicos

Créditos

HAD

HTI

Proporción HAD:HTI

3

3

6

1:2

1. Descripción resumida del curso  

Control II es una asignatura obligatoria del cuarto año de la carrera de Ingeniería Electrónica de la Universidad del Magdalena, y forma parte del Área de Formación de Ingeniería Aplicada. Como pre-requisito para poder inscribir esta asignatura está el de haber aprobado la asignatura de Control I. Por lo tanto, el estudiante debe estar familiarizado con el análisis y diseño de sistemas de control en tiempo continuo, además de tener la fundamentación en sistemas dinámicos.

En el curso se busca que el estudiante adquiera las destrezas necesarias para analizar y diseñar sistemas de control en tiempo discreto. En el análisis se investiga las características propias de un sistema de control digital. Mientras que en el diseño se escogen los componentes para crear un sistema de control digital que posteriormente ejecute una tarea particular.

En primera instancia se introducen los métodos de análisis en el dominio del tiempo discreto y en el dominio de la frecuencia (transformada Z), así como en el espacio de estados. Posteriormente, se introducen los métodos de diseño de controladores basados en la respuesta temporal, respuesta en frecuencia y basados en la representación de espacio de estados.

1. Elaboración, Revisión y Aprobación

Elaboró

Revisó

Aprobó

John Alexander Taborda Giraldo

1. Justificación

En la denominada por muchos Era Digital, la tecnología se encuentra al servicio de la humanidad para el desarrollo de nuevos productos que ofrezcan mayores ventajas y suplan los inconvenientes de los ya existentes. Algunos de los ejemplos más dicientes al respecto, son las comunicaciones digitales, la fotografía digital y la televisión digital.

La educación en los programas de Ingeniería Electrónica  no debe ser ajena a esta realidad y por lo tanto, debe ofrecer cursos que contribuyan en el desarrollo de la Era Digital..  En el campo del Control existe la tendencia de realizar los sistemas de control por medio de plataformas digitales de alto desempeño como microcontroladores, Fpgas y DSPs.

Los sistemas de control en tiempo discreto (o sistemas de control digital) permiten optimizar procesos, uno de los principales retos y compromisos de todo ingeniero electrónico. Por lo tanto, este curso se convierte en un espacio ideal para potenciar las capacidades de cada estudiante en cuanto al diseño de soluciones óptimas a problemas de ingeniería.

1. Competencias a Desarrollar

1. Competencias Genéricas

• Capacidad de generar nuevas ideas. Se entrena en forma intensa dado que todos los conceptos vistos en los cursos anteriores deben ser adaptados al contexto de los sistemas digitales que brindan nuevas posibilidades a la hora de diseñar controladores.
• Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes. Debido al dinamismo del mercado tecnológico, el estudiante debe ser capaz de analizar de forma crítica la distinta oferta de sistemas de desarrollo digitales y escoger el que mejor se ajuste a sus necesidades.

• Habilidad para trabajar de forma autónoma. Dado que la asignatura de Control II ha sido planteada bajo un esquema participativo y flexible, cada estudiante debe aprender a aprender, diversificando así sus fuentes de aprendizaje.
• Capacidad para organizar y planificar. El controlador digital que se diseñe, debe obedecer a un procedimiento organizado y planificado, que tenga en cuenta todos los requerimientos de diseño.
• Habilidades en informática. Tanto para simular el sistema controlado como para su posterior implementación digital.
• Habilidades para trabajar en grupo. La mayoría de problemas de ingeniería involucran en su solución a un equipo interdisciplinario. Cada estudiante debe estar en la capacidad de asumir y delegar responsabilidades dentro de un grupo para alcanzar un objetivo en común.

1. Competencias Específicas

Se espera que los estudiantes del programa de Ingeniería Electrónica afiancen las siguientes competencias específicas al finalizar la asignatura de Control II:

• Capacidad para analizar fenómenos y procesos que se modelen a través de Sistema Dinámicos Lineales Discretos. En particular, los sistemas dinámicos que interactúan con plataformas digitales, como microcontroladores o DSPs.
• Capacidad para resolver problemas de ingeniería que incorporen sistemas de control digital.

1. Contenido y Estimación de Créditos Académicos

Unidades Temáticas

Temas

Tiempos

N

Nombre

N

Nombre

H.T.P.

H.T.I.

Total

1

Control con Datos Muestreados

1.1

Ventajas e inconvenientes del control con datos muestreados

1

2

3

1.2

Ecuaciones en diferencias de primer y segundo orden

2

4

6

1.3

Sistemas de muestreo y retención

2

4

6

1.4

Muestreador ideal y muestrador real.

2

4

6

2

La transformada Z

2.1

Funciones de transferencia

4

8

12

2.2

Sistema de control discreto

2

4

6

2.3

Retenedor de orden cero y de orden uno.

1

2

3

3

Sistema de lazo cerrado con muestreo

3.1

Espacio de estados y función de transferencia

4

8

12

3.2

Estabilidad de sistemas discretos

2

4

6

3.3

Relaciones entre sistemas continuos y discretos.

4

8

12

4

Diseño de controladores digitales

4.1

Métodos de diseño digital directo

4

8

12

4.2

Diseño de compensadores

4

8

12

4.3

Controladores PI, PD y PID.

4

8

12

5

Técnicas de diseño de controladores digitales

5.1

Diseño basado en el lugar geométrico de las raíces.

4

8

12

5.2

Diseño basado en la respuesta en frecuencia

4

8

12

5.3

Diseño basado en el espacio de estados

4

8

12

Total

48

96

144

Créditos Académicos

3