Control Moderno y Optimo (MT 227)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Departamento Académico de Ingeniería Aplicada Sílabo Control Moderno y Optimo (MT...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Departamento Académico de Ingeniería Aplicada

Sílabo

Control Moderno y Optimo (MT –227)

Profesores: Garrido Juárez, Rosa Villota Cerna, Elizabeth

2009- 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA APLICADA

SILABO 1. INFORMACIÓN GENERAL NOMBRE DEL CURSO CÓDIGO DEL CURSO ESPECIALIDAD CICLO PRE-REQUISITO NÚMERO DE CREDITOS CONDICIÓN EXTENSIÓN HORARIA SISTEMA DE EVALUACIÓN DURACIÓN PROFESORAS

: : : : : : : : : : :

CONTROL MODERNO Y OPTIMO MT227 M6 2009-II MT226 03 OBLIGATORIO Teoría: 02 Práctica: 02 F 14 SEMANAS Rosa Mercedes Garrido Juárez [email protected] Elizabeth Villota Cerna [email protected]

2. OBJETIVOS

a) OBJETIVOS GENERALES Al final del curso, los estudiantes habrán adquirido los principios básicos de la teoría de control moderno aplicados a procesos de diferente naturaleza (eléctricos, mecánicos, electromecánicos, térmicos, etc.) con el propósito de diseñar controladores lineales de complejidad moderada. b) OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar el curso el alumno deberá: • Diseñar algoritmos de control, para sistemas lineales invariantes en el tiempo, mediante técnicas de Espacio-Estado. • Diseñar algoritmos de control, usando técnicas de optimización como la del Regulador Lineal Cuadrático (LQR) y Control Lineal Cuadrático Gaussiano (LQG).

2

3. SUMILLA El curso consiste en el análisis, diseño y síntesis de los sistemas de control lineales invariantes en el tiempo. Los temas a desarrollarse comprenden modelados lineales versus modelos no lineales. En el modelado lineal se utiliza el descriptor de espacio estado en sus diferentes formas canónicas, así como el análisis del comportamiento local y global, alcanzabilidad y realimentación de estados, detectabilidad y estimación de estados. En las técnicas de diseño se utiliza la ubicación de polos y las técnicas de optimización como LQR y LQG. 4. PROGRAMA ANALÍTICO CALENDARIZADO CONTENIDO TEMÁTICO

SEM

01

AVANCE Parc Tot % 1/15 6.67%

02

1/15

13.33%

03

1/15

20.00%

04

1/15

26.67%

1. INTRODUCCIÓN AL CONTROL MODERNO Introducción a la retroalimentación y control Introducción al modelado. Representación espacio de estados. Laboratorio 0 Introducción al MatLab para el control 2. COMPORTAMIENTO DINAMICO DE SISTEMAS Modelado y análisis cualitativo de modelos Linealización Laboratorio 1 Modelado –Espacio Estado Sistemas Lineales invariantes en el tiempo (LTI) Análisis de sistemas lineales: solución de espacio estado Laboratorio 2 Sistemas LTI en Matlab y Respuesta al Espacio Estado

Transformaciones Canónicas, Observable y Modal. Primera práctica Calificada

Forma

controlable,

3

05

1/15

33.33%

06

1/15

40.00%

07

1/15

46.67%

08 09

1/15

60.00%

Sistemas de Control óptimo cuadrático (LQR). Laboratorio 6 Diseño de Controladores óptimos LQR

10

1/15

66.67%

Problema de seguimiento en el control lineal cuadrático Laboratorio 7 Diseño de Controladores óptimos LQR

11

1/15

73.33%

Filtro de Kalman Tercera Práctica Calificada

12

1/15

80.00%

Regulador cuadrático Lineal Gaussiano (LQG) Laboratorio 8 Diseño de un Regulador Cuadrático Lineal Gaussiano (1)

13

1/15

86.670%

Filtro de Kalman extendido Laboratorio 9 Diseño de un Regulador Cuadrático Lineal Gaussiano (2)

14

1/15

93.33%

3. DISEÑO DEL CONTROLADOR MEDIANTE VARIABLE DE ESTADO Introducción. - Diseño mediante la ubicación de polos. Definición de Controlabilidad. Estabilización. Selección de Polos. Acción integral Laboratorio 3 Introducción al diseño de Controladores. Observabilidad. Diseño de Estimadores de Estado.Estimadores de Orden Completo. Laboratorio 4 Diseño de sistemas de control usando controladores y observadores Estimadores de Orden Reducido.-Selección de Polos para Estimadores Diseño del Compensador. Introducción a la entrada de referencia. Segunda práctica calificada Examen Parcial 4. CONTROL OPTIMO Estabilidad. Funciones de Lyapunov. Índices desempeño. Definición.- Tipos. Especificaciones. Laboratorio 5 Introducción al control Optimo

de

4

5. SEMINARIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACION Exposición de temas relacionados a nuevas teorías de control así como a modernas tecnologías de automatización de sistemas. Cuarta Practica Calificada Examen Final

15

1/15

100.00%

16

5. MÉTODO DEL PROCESO DE ENSEÑANZA - APRENDIZAJE Exposición teórica por parte del profesor ante pizarra, auxiliándose de material didáctico, como proyector multimedia y computadora. El curso esta disponible para todos los alumnos en la plataforma virtual http://campus.dokeos.com/ y http://bionanouni.wikidot.com/teaching donde se encuentran archivos de interés y enlaces relacionados al curso y un tablón de anuncios donde cada profesor puede colgar avisos importantes. Las exposiciones prácticas se dan en el laboratorio con ayuda del software Matlab y Simulink. Se induce al trabajo en grupo dejando trabajos de simulación fuera del aula. Material de ayudas para la enseñanza: pizarra, plumones, proyector multimedia y computadora.

6. EVALUACIÓN 1. Sistema De Evaluación: F El curso tiene 04 prácticas calificadas y dos exámenes Parcial y Final. Las prácticas pares serán evaluadas 50% en aula (test) y un 50% trabajo domiciliario que debe ser sustentado. El Promedio final (PF) según el sistema F :

PF =

EP + 2 EF + PP 4

Donde: EP: Examen Parcial PP: Promedio de Prácticas EF: Examen Final. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Katsuiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice Hall, 1993 2. Gene F. Franklin, J. David Powell, ‘Feedback Control of Dynamic Systems’, AddisonWesley Iberoamericana, 1994

5

3. Chi –Tsong Chen, ‘Linear system theory and Design,’ Oxford University Press, 1999. 4. Benjamín Kuo, Sistemas de Control Automático, Prentice Hall, Séptima Edición, 1996. 5. Graham Goodwin, Stefan. Graebe, Mario Salgado, ‘Control System Design’, Prentice Hall, 2001. 6. Eronini Umez Eronini, Dinámica de Sistemas de Control, Thomson Learning, 2001. 7. William L. Brogan, ‘Modern Control Theory’, Prentice Hall, 1991. 8. Paul H. Lewis- Chang Yang, Sistemas de Control en Ingeniería, Prentice Hall, 1999 9. Charles L. Phillips, Royce D. Harbor, ‘Feedback Control Systems’,Prentice Hall, 1999 10. Frank L. Lewis ans Vassilis L. Syrnos,Optimal Control ,Segunda Edición,. 11. Donald E. Kirk Optimal Control Theory An Introduction , Dover Publications, 2004 12. Dorato, C.T. Abdallah, V. Cerone. Linear Quadratic Control An Introduction Krieger Publishing, Melbourne, FL, 1995 13. Brian D.O. Anderson John B. Moore Optimal Control Linear Quadratic Methods , Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ, 1971 14. H. Kwakernaak, R. Sivan, Linear Optimal Control Systems, John Wiley and Sons, New York, NY 1972 15. R.F. Stengel, Optimal Control and Estimation, Dover Publications, 1994 15. Páginas Web. 16. Revistas. 17. Aulas Virtuales. 18. Fórums

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