viernes, 29 de enero de 2010

Instrumentación y Control

Objetivos Generales.
Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de:
· Conocer los sistemas de control realimentados.
· Realizar modelados de sistemas físicos.
· Conocer técnicas convencionales para analizar y diseñar sistemas de control.
· Conocer técnicas de espacios de estados para analizar y diseñar sistemas de control.
· Comprender y diseñar sistemas hidráulicos que operan de forma automática
· Comprender y diseñar sistemas neumáticos que operan de forma automática.

Contenido.
1. Introducción a los sistemas de control.
1.1. Introducción al curso.
1.2. Conceptos de control automático,
1.3. Análisis de sistemas de lazo abierto y lazo cerrado.
1.4. Servomecanismos.
1.5. Principios básicos del diseño de sistemas de control y aplicaciones.
1.6. Introducción a las Variables complejas.
1.7. Instroducción de la transformada de Laplace y transformada inversa de Laplace.

2. Modelos matemáticos de los sistemas de control.
2.1. Estudio y modelado de los sistemas dinámicos. Variables de estados. Diagramas de bloque. Funciones de Transferencia. Graficos de señales de flujo. Lugar geométricso de las raices.
2.2. Estudio de las señales de entrada típicas.
2.3. Análisis de sistemas de primer orden.
2.4. Análisis de sistemas de segundo orden.
2.5. Análisis de sistemas de orden superior.
2.6. Linealización de modelos matemáticos no lineales.
2.7. Funciones del tiempo y ubicaciones de las raíces en el plano complejo.
2.8. Análisis de la estabilidad de Routh.
2.9. Análisis de error de estados estacionadio.
2.10. Solución de la ecuación de estados invariantes en el tiempo.
2.11. Solución por computadoras de la ecuacione de estado.

3. Acciones básicas de control y controladores automáticos industriales.
3.1. Acciones básicas de control. Controladores de dos posiciones (o intermitentes), proporcional, integral, proporcional-integral, proporcional-derivativo, proporcional-integral-derivativo.
3.1. Sistemas de control neumáticos: Introducción, características, elementos de sistemas, simbología e interpretación de planos neumáticos, circuitos de control.
3.2. Sistemas de control hidráulicos: Introducción, características, elementos de sistemas, simbología e interpretación de planos neumáticos, circuitos de control..
3.3. Efectos de las acciones de control integral y derivativo en el comportamiento de un sistema.
3.4. Reducción de la variación de los parámetros mediante la retroalimentación.

4. Análisis y diseño de sistemas de control por métodos convencionales métodos de espacios de estados.
4.1. Análisis del lugar de las raices.
4.2. Análisis de respuesta en frecuencia.
4.3. Técnicas de diseño y compensación.
4.4. Análisis de sistemas de control no lineal con funciones descriptivas.
4.5. Métodos de espacios de estados.

5. Instrumentación.
5.1. Introducción a la instrumentación: Definicion, importancia, campo de aplicación, instrumentos de medición y controlm clasificación.
5.2. Características estáticas y dinámicas de los instrumentos: Rango, Amplitud, reproducibilidad, sensibilidad, desvío, zona muesta, instrumentos de primer y segundo orden, fidelidad, velocidad de respuesta, error dinámico, calibración, patrones, cadenas de trazabilidad, normas ISO de medición, retardo.
5.3. Elementos de medición de presión.
5.4. Elementos de medición de temperatura.
5.5. Elementos de medición de nivel.
5.6. Elementos de medición de flujo.
5.7. Controladores.
5.8. Válvulas de Control.

Bibliografías.
1- Katsuhiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice Hall.
2- Kuo Benjamín, Sistemas de Control Automático, USA, Addison-Wesley.
3- G.H. Hostetter, C.J. Savant, R.T. Stefani, Sistemas de Control, California State University, Long Beach.
4- Smith Corripio, Control Automático de Procesos, Limusa.
5- Antonio Creus, Simulación y Control de Procesos por Ordenador, Barcelona España.
6- John J. D’Azzo and Constantine Houpis, Linear Control System Análisis and Disegn, McGraw-Hill, Inc, México.
7- Katsuhiko Ogata, Solving Control Engineering Problems with MatLab, Prentice Hal, New Jerseyl.
8- Antonio Creus, Instrumentación Industrial, Barcelona España.
9- Manual de REXROTH, Equipos e Instalaciones Hidráulicas.
10- Manual de la FESTO, Neumática Básica.

Material de Clase.
Nota: El material suministrado sobre los temas de la unidad 1 a la unidad 4, es cortesía de profesor Jesus Ferrer, Ing. MSc.
Laboratorios de MatLab-Simulink.
1.- Uso de la herramienta simulink de MatLab para simular los sistemas de control. Los modelos de simulación son los siguientes.
Laboratio de Hidráulica.
Laboratorio de Neumática.
- Guia:
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