Sistemas Avanzados de Control (Mecatrónica)

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(Tema 5. Aspectos prácticos en el diseño de sistemas de control)
(Tema 5. Aspectos prácticos en el diseño de sistemas de control)
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* Estructuras alternativas de control.  
 
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* Codiseño de planta y control.  
 
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* Ajuste fino mediante simulación
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Revisión de 15:25 8 ene 2008


VERSIÓN PRELIMINAR. EN CONSTRUCCIÓN

Esta página tiene un carácter totalmente PROVISIONAL y no responde a ningún contenido oficial de la asignatura.


Objetivos

Como objetivo principal se plantea el que los alumnos sean capaces de llevar a cabo todas las Fases en el desarrollo de un proyecto de control. Los contenidos, por tanto, se enfocan a capacitar al alumno en esta tarea.

Temario

Tema 0. Análisis de señales y sistemas discretos

Contenidos
  • Señales discretas. Concepto de secuencia.
  • El proceso de muestreo. Aliasing. Filtros antialiasing. Cuantificación.
  • Técnicas básicas de normalización, acondicionamiento y filtrado de señales.
  • Técnicas de análisis frecuencial (FFT, STFT).
  • Sistemas discretos. Función de transferencia discreta.
  • Respuesta en frecuencia de un sistema discreto.
  • Ajuste de modelos mediante mínimos cuadrados (pseudoinversa).

Bibliografía del tema
  • Varios textos. Este tema (que podría saltarse) pretende resumir aspectos que pueden ser impartidos en cursos anteriores


Tema 1. Análisis de sistemas realimentados

Contenidos
  • Funciones de sensibilidad.
  • Atenuación de perturbaciones.
  • Sensibilidad ante variaciones de los parámetros del proceso.
  • Estabilidad relativa: revisión de márgenes de estabilidad.
  • Estabilidad robusta. Teorema de estabilidad robusta.
  • Integral de Bode. Efecto cama de agua y consecuencias.

Bibliografía del tema
  • (Díaz 2004, Tema de funciones de sensibilidad)
  • (Franklin et al., 2006) sec. 6.9 Specifications in Terms of the Sensitivity Function
  • (Aström, 2003) cap. 5 Feedback Fundamentals
  • (Goodwin et al, 2001) cap. 5, Analysis of SISO Control Loops


Tema 2. Limitaciones fundamentales de los sistemas de control

Contenidos
  • Sensores: efectos de la precisión y la dinámica en el sistema de control.
  • Actuadores: efectos de la saturación (windup), slew-rate, zonas muertas, dinámicas lentas, ciclos límite.
  • Impacto de las deficiencias del modelo en el lazo de control.
  • Limitaciones estructurales: retardos, polos y ceros de fase no mínima

Bibliografía del tema
  • (Franklin et al., 2006) cap. 10, Control System Design: Principles and Case Studies


Tema 3. Diseño en espacio de estados

Contenidos
  • Ventajas del análisis y diseño en EE
  • Descripción de sistemas en EE.
  • Análisis en EE. Formas canónicas. Controlabilidad y observabilidad.
  • Ley de control con realimentación completa de estado
  • Selección de polos para un buen diseño: Regulador lineal cuadrático LQR
  • Diseño de estimadores de estado
  • Diseño de compensadores: Ley de control y estimador combinados
  • Control integral. Principio del modelo interno.

Bibliografía del tema
  • (Franklin et al., 2006) cap. 7 State Space Design


Tema 4. Control Digital

Contenidos
  • Arquitectura de un sistema de control digital
  • Obtención de sistemas discretos equivalentes. Equivalente discreto de una función de transferencia (Tustin). Equivalente discreto en EE
  • Características del hardware. Impacto de la cuantificación y el retardo del bloqueador en el lazo de control. Selección del periodo de muestreo y diseño del filtro antialiasing.

Bibliografía del tema
  • (Franklin et al., 2006) cap 8. Digital Control


Tema 5. Aspectos prácticos en el diseño de sistemas de control

Contenidos
  • Metodología general de diseño de sistemas de control.
  • Sinergia entre técnicas: LR + Sensibilidad + Control Óptimo.
  • Estructuras alternativas de control.
  • Codiseño de planta y control.
  • Ajuste fino mediante simulación.

Bibliografía del tema
  • (Franklin et al., 2006) cap. 10, Control System Design: Principles and Case Studies
  • (Goodwin et al., 2001) cap. 8, Fundamental Limitations in SISO Control

Bibliografía

  • Aström, K. J. Control System Design. Lecture notes for ME 155A, Department of Mechanical and Environmental Engineering. University of California Santa Barbara., 2003
  • Goodwin, G. C., Graebe, S. F., and Salgado, M. E. Control System Design, Prentice Hall, 2001
  • Franklin, G. F., Powell, J. D., and Emami-Naeini, A. Feedback Control of Dynamic Systems, Pearson Prentice Hall, 2006. ISBN: 0-13-149930-0


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