programa ielec

1. 1
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Pregrado en Ingenieria Electrica y Electrónica
ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL
IELE 2300
DESCRIPCIÓN El objetivode este cursoes el desarrollode competencia y comprensiónenel análisis ydiseñode sistemas
de control (SISO) para procesos en tiempo continuo.
El curso posee tres metas de aprendizaje básicas:
1. Principios de Modelaje y Análisis de Sistemas Dinámicos Continuos .
2. Diseño de sistemas de control SISO lineales e invariantes en el tiempo.
3. Uso de herramientas computacionales de análisis y diseño, y noción de implementación de
sistemas de control (proyectos y laboratorio).
DEDICACION: 3 CREDITOS
HORAS TEORICAS:3h/semana LABORATORIO: 3h/semana
TRABAJO INDIVIDUAL:3h/semana
METAS DE APRENDIZAJE Adicionalmente a lasmetas de aprendizaje básicasel cursodesarrolla lascompetencias generales descritas
a continuación (metas ABET).
Al finalizar este curso el estudiante habrá fortalecido sus competencias principalmente en:
(a) capacidad para aplicar conocimientos de matemáticas, ciencias e ingeniería.
(e) capacidad para identificar, formular y solucionar problemas de ingeniería.
El curso aporta elementos importantes en el desarrollo de:
(b) capacidadpara diseñar yconducir experimentos, como también para analizar e interpretar datos.
(i) reconocer la necesidad y ser capaz de comprometerse con un aprendizaje de por vida.
(k) capacidad para utilizar técnicas, destrezas yherramientas modernas de ingeniería necesarias para la
práctica de la ingeniería.
El curso también aporta algunos elementos en:
(c) capacidadpara diseñar sistemas, componentes o procesos que cumplan conlas necesidadesdeseadas
teniendoencuenta restricciones realistas tales comoeconómicas, políticas, sociales, éticas, de producción
y sostenibilidad.
(d) capacidad para trabajar en equipos multidisciplinarios .
(g) capacidad para comunicar eficazmente.
Metas que no aplican:
(f) comprender la responsabilidad ética y profesiona l.
(h) amplia educaciónnecesaria para entender el impactode lassolucionesde la ingeniería en el contexto
global, económico, ambiental y social .
(j) conocimiento de temas contemporáneos .
Resumen:
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) (j) (k)
3 2 1 1 3 .. 1 -- 2 -- 2
Escala: (3) Aporte Alto, (2) Aporte Medio, (1) Aporte Bajo, (--) No Aplica

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METODOLOGIA
GENERAL
- En la clase magistral, el profesor expondrá cada uno de los temas del curso. El estudiante deberá,
preferiblemente antes de cada clase, leer el material (libros y SICUA) para construir y afianzar sus
conocimientos.
- En la sesión práctica (laboratorio) se realizarán actividades de análisis y diseño relacionados con
cada uno de los temas vistos en clase, al igual que se enseñarán tópicos técnicos adicionales y el
manejo de equipos y herramientas computacionales.
TEMAS: 1. INTRODUCCIÓN.
Definición - Clasificación - Reseña histórica.
2. MODELOS MATEMÁTICOS DE SISTEMAS DINÁMICOS.
Modelos:ecuaciones diferenciales, funciones de transferencia, ecuaciones de estado.
Representaciónpor diagramas:diagramasde bloques. Sistemasde lazo cerrado.
Modelos matemáticos de sistemas físicos.
Relaciónentre los diferentes modelos:obtención de ecuaciónde estadoa partir de la funciónde
transferencia yde las ecuaciones diferenciales. Cambios de representación de estado.
ControlabilidadyObservabilidad:definiciones. Criterios aplicables a lasformas diagonales. Modelos y
estructuras.
Linealización. Retardode transporte
3. ANÁLISIS DE COMPORTAMIENTO Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO.
Precisiónde los sistemas de lazocerrado.
Respuesta temporal de los sistemaslineales continuos:Características temporales. Especificaciones de
velocidad de respuesta yde amortiguamiento.
Noción de polos dominantes.
Estabilidadde los sistemas linealescontinuos.
Estabilidadde los estados de equilibrio. Condicionesde estabilidad. Criteriode Routh. Puntos de
equilibrios.
Robustez yrespuestasa perturbación.
4. EL REGULADOR PID INDUSTRIAL.
Efectos de la realimentación.
El regulador PID, principios yel métodode heurísticos (Ziegler Nichols, Coeficiente de Ajustabilidad,
ModeloInterno).
Discretizaciónde regulador continúo.
5. CONTROL POR REALIMENTACIÓN DE ESTADO.
Realimentaciónde estado, observador de Luenberger, principiode separación, regulación integral.
OTROSTEMAS COMPLEMENTARIOS QUE SE PUEDEN ESCOGER ENTRE:
6. EL MÉTODO DEL LUGAR DE LAS RAÍCES. Una Introducción.
Reglasde construcción. Análisis e interpretación.
7. EL MÉTODO FRECUENCIAL Una introducción.
Respuesta armónica de los sistemas lineales continuos:Caso general. Sistemas de segundoorden. Sistemas
de lazo cerrado. Representacióngráfica utilizandoMatlab(Bode, Nyquist, Nichols). Especificaciones enel
dominiofrecuencial.
Principios ymétodos para la síntesis de compensadores.
8. EL MÉTODO DE DISEÑO ALGEBRAICO.
Principios yejemplos.
9. Otros tópicos: Sistemas Multivariables:loop pairing, desacoplamiento…
BIBLIOGRAFÍA TEXTOS:

3. 3
- Modern Control Systems, 11th Edition, Richard C. Dorf and Robert H. Bishop (ISBN-
10:0132270285,Publisher: Prentice HallCopyright: 2008).
- Principles and Practices of Automatic Process Control, 3rd Edition Carlos A. Smith and
Armando B. Corripio (ISBN-13: 978-0-471-43190-9,Wiley Copyright: 2006).
- FeedbackSystems: An Introduction for Scientists and Engineers KarlJ. Aström and Richard
M. Murray (Princeton University Press; 2008,ISBN-10: 0691135762).
- Norman S. Nise, Control Systems Engineering, Wiley 2011.
- Benjamin C.KUO, AUTOMATIC CONTROL SYSTEMS 8th Edition New York : John Wiley &
Sons 2003.
- Katsuhiko OGATA, Modern Control Engineering,Prentice Hall, 2010.
- A. Packard,K. Poola and R. Horowitz, Dynamic Systems and Feedback, Preprint,2002
(http://www.cds.caltech.edu/~murray/courses/cds101/fa02/caltech/pph.html)
- A. D. Lewis, A MathematicalIntroduction to Feedback Control, 2002
(http://penelope.mast.queensu.ca/math332/notes.shtml)
- B. Friedland, Control System Design: An Introduction to State-Space Methods,McGraw-Hill,
1986.
- G. F. Franklin, J.D. Powell, and A. Emami-Naeni, FeedbackControl of Dynamic Systems,
Addison- Wesley, 2002.
- S. Bennett, A brief history of automatic control, IEEE Control System Magazine, No. 3,pp. 17-
25,1996.
- O. Mayr, The Origins of FeedbackControl, MIT Press Cambridge,MA, USA, 1970.
- D. Luenberger,An introduction to observers, IEEE Transactions on Automatic Control,
Volume 16,Issue 6,pp. 596 - 602,1971.
- M.W. Hirsch and S. Smale, DifferentialEquations,Dynamical Systems and Linear Algebra,
Academic Press, 1974.
- The Student Edition of MATLAB, by The Math Works Inc., Prentice Hall, 1992.
- GRANTHAM y VINCENT, SISTEMAS DE CONTROL MODERNOS ANALISIS Y DISEÑO,LIMUSA
1998
- Chi-Tsong CHEN, ANALOG AND DIGITAL CONTROL SYSTEM DESIGN: Transfer function,State
Space and Algebraic Methods, Saunders College Publishing,1993.
- William WOLOVICH, Automatic Control Systems Basic Analysis and Design, Saunders College
Publishing,1994.
- Pierre BELANGER, Control Engineering: A Modern Approach, Saunders College Publishing,
1995
- John D'AZZO - Constantine HOUPIS,LINEAR CONTROL SYSTEM - ANALYSIS AND DESIGN -
Conventional and Modern,Mc GRAW-HILL INTERNATIONAL.
- Charles PHILLIPS - Royce HARBOR, FEEDBACK CONTROL SYSTEMS,PRENTICE HALL
INTERNATIONAL
- Gene HOSTETTER - Clement SAVANT - Raymond STEFANI, SISTEMAS DE CONTROL,
INTERAMERICANA 1984.
REVISIONES
Enero 2017 Dentro del contexto de reforma de los programas de pregrado2014
AGS, NQS

4. 4
FICHA DEL CURSO
2016-10
PROFESOR(ES) SECCION 1
Profesor Nicanor Quijano (nquijano@uniandes.edu.co), ML-215
Horario Martes y Jueves 15:30 – 16:50 am ML-510
EVALUACIÓN EXAMEN PARCIAL (mejor) Individual 25%
EXAMEN PARCIAL (peor) Individual 20%
EXAMEN FINAL Individual 25%
LABORATORIO En grupo 25%
Tareas Individual 5%
METODOLOGIA - En la clase magistral, el profesor expondrá cada uno de los temas del curso. El estudiante deberá,
preferiblemente antes de cada clase, leer el material (libros y SICUA) para construir y afianzar sus
conocimientos.
- Los estudiantes desarrollarán, engrupos, dos proyectos a lo largodel semestre. Estos proyectos se adelantarán
con ayuda de SIMULINK y MATLAB.
- En la sesiónpráctica (laboratorio)se realizaránactividades de análisis ydiseñorelacionados con cada unode los
temas vistos en clase, al igual que se enseñarán tópicos técnicos adicionales y el manejo de equipos y
herramientas computacionales.
REGLAS Aprobación del curso y aproximaciones
- Para aprobar el curso es necesario obtener una nota definitiva superior o igual a 3.0
- La calificación final del curso será aproximada al múltiplo de 0.1 más cercano.

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CALENDARIO
Clase 1 Introducciónhistórica delcontrol yejemplos
Clase 2 Modeladode sistemas dinámicos:transformada de Laplace (1)
Clase 3 Modeladode sistemas dinámicos:transformada de Laplace (2)
Clase 4 Función de transferencia ysistemas de primer orden
Linealizaciónde sistemasdinámicos
Clase 5 Diagramas en bloques yleyde Mason
Clase 6 Introducciónvariablesde estadoysu representación
Clase 7 Soluciónde estado, matriz de transición, ejemplos
Clase 8 Sistemas de segundoordenyordensuperior
Clase 9 Análisis de error, error en estado estable yejemplos
Clase 10 Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz
Clase 11 Concepto de tiempomuerto ycriterio de estabilidad de Kharitanov
Clase 12 Controladores PID(1)
Clase 13 Controladores PID(2)
Clase 14 Examen1 (Viernes 10 de Marzo)
Clase 15 Sintonización de controladores PID(1)
Clase 16 Sintonizaciónde controladores PID(2)
Marzo 17, entrega del30%
Clase 17 InternalModel Control (1)
Clase 18 InternalModel Control (2)
RECESO Semana de trabajo individual
Clase 19 Concepto de ctrb yobsv (1)
Clase 20 Concepto de ctrb yobsv (2)
Clase 21 Pole placement ystate feedback(1)
Clase 22 Pole placement ystate feedback(2)
Clase 23 Pole placement ystate feedback(3)
Clase 24 Obsv, state feedback, ycriterios de estabilidad (1)
Clase 25 Obsv, state feedback, ycriterios de estabilidad (2)
Clase 26 Diagramas de Bode (1)
Clase 27 Diagramas de Bode (2)
Clase 28 Examen2 (Viernes 5 de Mayo)
Clase 29 Conceptos Finales (1)
Clase 30 Conceptos Finales (2)
Examen Final