Teoría de control

O obxectivo da materia é familiarizar ao alumno con todos os aspectos relacionados co desenvolvemento dun sistema de control. Os resultados da aprendizaxe perseguidos son:

• Comprender o funcionamento dun sistema de control en bucle cerrado, e saber empregar ferramentas informáticas para o seu modelado e estudio.
• Coñecer os principais tipos de controladores e as súas características, e saber cal é a máis adecuada para as diferentes aplicacións, especialmente de sistemas robóticos.
• Coñecer diferentes estratexias para o deseño de controladores e saber como aplicalas.
• Ser capaz de deseñar e desenvolver sistemas de control discreto, a partir das características e especificacións dun sistema.
• Saber aplicar ferramentas de análise no dominio da frecuencia para estudar o comportamento de sistemas, ver as súas necesidades de control y deseñar controladores para eles.

A memoria verificada do título establece que os contidos desta materia son:
• Control realimentado.
• Tipos e accións de control: P, PD, PI, PID.
• Implementación discreta de controladores.
• Control con perturbacións.
• Control en tempo mínimo.
• Control no dominio da frecuencia.

Estes contidos se organizan en dous bloques coa seguinte distribución temática e distribución temporal en horas presenciais (HP) e horas non presenciais de dedicación por conta do alumno (HNP). A distribución temporal mostra tanto as hora dedicadas a clases expositivas (primeiro número), como as dedicadas a seminarios de problemas (segundo número).

BLOQUE I. TÉCNICAS CLÁSICAS DE CONTROL (14 HP + 8 HP, 20 HNP + 8 HNP)
o Tema 1. Introdución á enxeñería de control
• Definicións e terminoloxía dos sistemas de control.
• Clasificación dos sistemas de control.
• Exemplos de sistemas de control
o Tema 2. Deseño de sistemas de control no dominio do tempo
• Estrutura básica dun controlador PID.
• Métodos de sintonía experimentais.
• Técnicas de compensación baseadas no lugar das raíces.
o Tema 3. Deseño de controladores discretos
• Discretización de controladores PID.
• Deseño de controladores por asignación de polos.
• Reguladores de tempo mínimo.
o Tema 4. Deseño de sistemas de control no dominio de la frecuencia
• Especificacións no dominio da frecuencia.
• Deseño de controladores no dominio da frecuencia.

BLOQUE II. CONTROL NO ESPAZO DE ESTADOS (10 HP + 4 HP, 16 HNP + 4 HNP)
o Tema 5. Modelo de sistemas no espazo de estados
• Introdución.
• Concepto de estado.
• Representación de sistemas no espazo de estados.
o Tema 6. Análise de sistemas no espazo de estados
• Solución da ecuación de estado.
• Controlabilidade e observabilidade.
o Tema 7. Deseño de sistemas de control no espazo de estados
• Control por realimentación do estado.

Esta materia, no contexto deste grado e atendendo aos seus obxectivos, ten unha orientación claramente práctica. Por isto, ademais da revisión temática exposta, todos os exercicios e problemas, propostos durante o desenvolvemento da materia, acompañaranse coa correspondentes simulacións empregando os softwares Matlab/Simulink e SciLab/Xcos. Para isto dedicaranse 8 HP para o primeiro bloque e 4 HP para o segundo bloque de traballo na aula de informática. Este tempo deberá ser complementado polo alumno cunha dedicación de 14 HNP para o primeiro bloque e 10 horas para o segundo bloque.

Bibliografía básica:
• Kuo, Benjamin C., Sistemas automáticos de control, Compañía Editorial Continental : México, 1995
• Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 5ª ecición, Prentice Hall, Madrid, 2010

Bibliografía complementaria:
• Moren, Luis O.; GARRIDO, Santiago, Ingeniería de control, Ariel Ciencia, Barcelona, 2004
• Nise, Norman S., Control systems engineering (Global Edition), Wiley, 2015
• Astrom, Karl J. Control PID avanzado, PRENTICE-HALL, 2009
• Guzmán Sánchez, José Luis [et al], Control automático con herramientas interactivas, Pearson, 2012
• Boylestad, R.L., Electronic Devices and Circuit Theory. Pearson
• Análisis básico de circuitos eléctricos y electrónicos. Txelo Ruiz. Alhambra. 2004
• Electrónica aplicada. Pablo Alcalde San Miguel. E. Paraninfo. 2016
• Electrónica para makers: Guía completa. P. Aliverti. Marcombo 2017

Ao rematar con éxito esta materia, o alumnado será capaz de:
Coñecementos:
Con50. Coñecer as técnicas clásicas de control en tempo continuo y discreto.
Con51. Coñecer os fundamentos do modelado de sistemas no espazo de estados.
Destreza:
H/D46. Deseñar sistemas de control baseados en controladores PID y compensadores usando análise da resposta de sistemas no dominio del tempo y de la frecuencia.
H/D47. Modelar e analizar sistemas electromecánicos y térmicos no espazo de estados.
Competencia:
Comp07. Analizar e entender a configuración dun sistema de control automático para proceder a súa modificación o actualización mediante las técnicas que permitan deseñar, configurar e axustar controladores.

A materia consta tanto de contidos teóricos e de seminario que se complementan coas simulación na aula de informática. Na clase de teoría o profesor expoñerá os contidos teóricos da materia apoiándose en materiais multimedia. Estas clases completaranse coa discusión de problemas a realizar nos seminarios. Para a realización das simulacións os alumnos disporán de guións que reflectirán os seus obxectivos e metodoloxía a seguir. A realización dos problemas e simulación asociadas é obrigatoria.

Para o estudo da materia o alumno disporá da bibliografía básica da materia, así como do material de apoio que use o profesor, ao que se poderá acceder tamén desde a USC virtual.

A avaliación da materia realizarase mediante tres mecanismos:
• Exame final da materia (60 % da nota). O exame consistirá na resolución dunha serie de cuestións e problemas. A nota mínima do exame final é de 4 puntos para que este sexa tido en conta na avaliación.
• Resolución individual de problemas e simulacións propostas (40 % da nota). A avaliación do traballo de resolución de problemas e correspondentes simulación realizarase na aula de informática durante a realización de estas.
No caso de alumnos que teñan concedida a dispensa de asistencia o proceso de avaliación será o mesmo, e deberá realizar os problemas e simulacións propostas. O alumno deberá contactar co profesor para establecer os mecanismos de entrega e avaliación dos traballos realizados.
Para a convocatoria de segunda oportunidade mantéñense as condicións de avaliación que para a convocatoria ordinaria ou de primeira oportunidade.
Para os casos de realización fraudulenta dos exercicios e provas, aplicarase o recollido na “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións".

A dedicación das actividades presenciais repártese en:
• 24 horas de clases expositivas.
• 12 horas de seminarios para a resolución de problemas.
• 12 horas de sesións na aula de informática.
• 3 horas de titorías en grupo.
• 4 horas de titorías individualizadas.
• 5 horas para a avaliación.

En canto a dedicación non presencial:
• 36 horas para a revisión de contidos teóricos.
• 12 horas para a realización individual de problemas propostos.
• 24 horas para a preparación e revisión dos traballos de simulación.
• 8 horas para a preparación de titorías (individuais ou en grupo).
• 10 horas para avaliación e revisión da avaliación.

En total a materia require unha dedicación de 150 horas entre presencias e non presencias. Esta distribución temporal sería suficiente para que un alumno medio opte á máxima nota posible.

Debido á alta correlación existente entre os conceptos desenvoltos nas clases de teoría e os contidos das e os seminarios e traballos de simulación, recoméndase aos alumnos constancia no estudo da materia, acudindo ás sesións de simulación e seminarios cos conceptos xa traballados. Coa realización dos seminarios e simulacións, estes quedarán claros e asentados, facilitándose así o estudo e comprensión da materia.