Control automático aplicado. 2da edición

PRÁCTICA DE LABORATORIO I

MODELADO DE SISTEMAS DINÁMICOS

1. OBJETIVO GENERAL 2

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 2

4. INTRODUCCIÓN 3

5. PROCEDIMIENTO 5

5.1 Diseño de un sistema de control 5

Requerimientos 6

5.2 Modelado de sistemas eléctricos 6

Modelado de un amplificador 7

Diseño e implementación 9

Validación del modelo 9

Modelado de un filtro 10

Diseño e implementación 12

Validación del modelo 12

6. PROYECTO INTEGRADOR 14

6.1 Requerimientos primera etapa 17

PRÁCTICA DE LABORATORIO II

ANÁLISIS DE LA RESPUESTA TRANSITORIA Y ESTACIONARIA

1. OBJETIVO GENERAL 20

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 20

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 20

4. INTRODUCCIÓN 21

5. PROCEDIMIENTO 23

5.1 Diseño y análisis de un sistema de primer orden 23

Pll Phase loop locked 23

Integrador de Miller 24

Oscilador de relajación: Schmitt trigger 25

5.2 Diseño y análisis de un sistema de segundo orden 27

Control del nivel de azúcar en la sangre 27

Control de un dispositivo de propulsión a chorro 29

Control de movimiento de un radiotelescopio 31

5.3 Aplicación en Matlab: utilización y análisis de la respuesta transitoria 33

6. PROYECTO INTEGRADOR 35

6.1 Requerimientos segunda etapa 35

PRÁCTICA DE LABORATORIO III

CRITERIO DE ROUTH Y ANÁLISIS DEL LUGAR DE LAS RAÍCES

1. OBJETIVO GENERAL 40

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 40

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 40

4. INTRODUCCIÓN 41

5. PROCEDIMIENTO 43

5.1 Aplicación del criterio de estabilidad de Routh 43

Control de posición de un robot de soldadura 43

Control de giro de un vehículo con bandas de rodamiento 45

Control de velocidad de una línea de llenado de botellas 46

5.2 Aplicación del análisis del lugar de las raíces 48

Vehículo robot explorador 48

Brazo robótico 49

Piloto automático para un avión 50

5.3 Aplicación en MATLAB: criterio de estabilidad de Routh 51

6. PROYECTO INTEGRADOR 53

6.1 Requerimientos tercera etapa 53

PRÁCTICA DE LABORATORIO IV

ANÁLISIS DE LA RESPUESTA EN FRECUENCIA

1. OBJETIVO GENERAL 56

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 56

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 56

4. INTRODUCCIÓN 57

5. PROCEDIMIENTO 59

5.1 Aplicación del análisis de la respuesta en frecuencia 59

Vehículos autónomos 59

Exploración no tripulada de planetas 60

Dispensador automático 61

5.2 Aplicación en Matlab: funciones de transferencia 

y diagramas de Bode 63

6. PROYECTO INTEGRADOR 65

6.1 Requerimientos cuarta etapa 65

PRÁCTICA DE LABORATORIO V

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL SIMULADO

1. OBJETIVO GENERAL 68

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 68

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 68

4. INTRODUCCIÓN 69

5. PROCEDIMIENTO 72

5.1 Análisis del comportamiento del sistema con un controlador PID 72

5.2 Análisis del comportamiento del sistema con un compensador 73

6. PROYECTO INTEGRADOR 75

6.1 Requerimientos etapa final 75

PRÁCTICA DE LABORATORIO VI

DISEÑO, ANÁLISIS Y SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES

1. OBJETIVO GENERAL 80

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 80

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 80

4. INTRODUCCIÓN 81

5. PROCEDIMIENTO 83

5.1 Análisis de la planta 84

Modelo de la planta 84

Análisis de la planta en lazo abierto 85

Análisis de la planta en lazo cerrado 85

Análisis del sistema ante perturbaciones 85

5.2 Diseño y Sintonización de Controladores 86

Sintonización gráfica de compensadores 87

Sintonización automática de PID con técnicas clásicas 87

Sintonización automática de PID con métodos robustos 88

5.2 Implementación y selección de controladores 89

PRÁCTICA DE LABORATORIO VII

CONTROL EN CASCADA Y CONTROL ANTICIPATIVO

1. OBJETIVO GENERAL 92

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 92

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 92

4. INTRODUCCIÓN 93

5. PROCEDIMIENTO 95

5.1 Sistemas de control en cascada 96

Diseño del controlador secundario, 97. Diseño del controlador primario, 98.

5.2 Sistemas de control anticipativo 98

Diseño del controlador anticipativo 98

Implementación del controlador anticipativo 99

5.3 Comparación de arquitecturas de control 99

PRÁCTICA DE LABORATORIO VIII

CONTROL DIFUSO Y CONTROL ADAPTATIVO

1. OBJETIVO GENERAL 102

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 102

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 102

4. INTRODUCCIÓN 103

5. PROCEDIMIENTO 105

5.1 Control difuso 105

Diseño del sistema de inferencia 107

Implementación del controlador difuso 109

5.2 Control adaptativo 109

Sintonización del controlador original 111

Análisis de variaciones de parámetros 111

Generación de datos de entrenamiento 113

Entrenamiento de la red neuronal 113

Implementación del sistema de control adaptativo 114

PRÁCTICA DE LABORATORIO IX

SISTEMAS DE CONTROL MULTIVARIABLE

1. OBJETIVO GENERAL 116

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 116

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 116

4. INTRODUCCIÓN 117

5. PROCEDIMIENTO 119

5.1 Análisis del sistema de control en lazo abierto 121

Respuesta al escalón en cada entrada 121

Nivel de interacción 122

Selección de variables de control 122

5.2 Análisis del sistema de control en lazo cerrado 123

Diseño de controladores 123

Análisis de interacción entre variables 124

Análisis de interacción con el tanque 2 125

5.3 Diseño e implementación de un desacoplador 125

Diseño del desacoplador 125

Validación del desacoplador 125

Implementación del sistema de control desacoplado 126

Interacción del desacoplador sobre el tanque 2 126

PRÁCTICA DE LABORATORIO X

SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL

1. OBJETIVO GENERAL 128

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 128

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 128

4. INTRODUCCIÓN 129

5. PROCEDIMIENTO 130

5.1 Diseño del sistema de control digital 131

Análisis de la planta en lazo abierto 132

Selección del tiempo de muestreo 132

Diseño de la constante de la planta 133

Diseño del controlador PID digital 134

Cambios del tiempo de muestreo sobre la acción del controlador 134

PRÁCTICA DE LABORATORIO XI

CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

1. OBJETIVO GENERAL 138

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 138

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE 138

4. INTRODUCCIÓN 139

5. PROCEDIMIENTO 141

5.1 Identificación del modelo para la planta 143

5.2 Diseño de un controlador PID 143

5.3 Implementación del controlador 144