Descripción y contextualización de la asignatura

Esta asignatura presenta dos objetivos principales. En su primera parte, se introducen los conceptos básicos de la teoría de control moderna, centrándose en el modelado y control del sistema de espacio de estados. Utilizando estos conceptos, se introducen enfoques de control predictivo basados en modelos, un enfoque de control avanzado que combina control óptimo y multivariable. Esta estrategia se basa en el uso de un modelo dinámico explícito para calcular una ley de control óptima que optimice el desempeño dinámico del sistema controlado en un horizonte deslizante predefinido. En la segunda parte se analizarán diferentes dispositivos de extracción de energía de las olas desde el punto de vista del control, determinando el objetivo de control y las variables actuadas y medibles. Las clases magistrales se complementarán con la aplicación práctica del diseño de diferentes estrategias de control sobre un caso real de convertidor de energía de las olas y su validación mediante simulaciones numéricas.



Objetivos:

- Introducir y revisar conceptos básicos de control del Espacio de Estados para abordar enfoques de control avanzados.

- Proporcionar conceptos de control avanzados que puedan aplicarse a la extracción de energía de las olas.

- Proporcionar las herramientas que permitan a los estudiantes aplicar conceptos de control a un banco de pruebas de extracción de energía de las olas y analizar los problemas de implementación del procedimiento.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

L3.1. Los estudiantes conocen y asimilan de forma razonada y rigurosa los conceptos relacionados con los sistemas avanzados de control del Espacio de Estados (50%).

L3.2. Los estudiantes son capaces de implementar algoritmos de control avanzados (30%).

L3.3. Los estudiantes conocen el problema a resolver en el campo de leyendas de energía de las olas (10%).

L3.4. Los estudiantes son capaces de aplicar conceptos básicos de control al diseño de sistemas de control para la extracción de energía de las olas (10%).

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación de la asignatura durante el plazo ordinario de exámenes se basará en la asistencia proactiva a la misma, y en los trabajos individuales:

- Evaluación de Control Básico: Los trabajos individuales supondrán un máximo del 40% y un mínimo del 30% de la nota total. Y un trabajo final (individual o por parejas) que supondrá un máximo del 20% y un mínimo del 10% de la nota total.

- Evaluación de Control Aplicado: 2 trabajos individuales supondrán el 50% de la nota total.

Temario

Métodos de enseñanza y aprendizaje:



La metodología del curso incluye diferentes técnicas y corresponden a 115 horas de trabajo distribuidas de la siguiente manera:

- Clases magistrales, donde el/la profesor/a explica a todo el grupo los principales conceptos de la materia, proyectando presentaciones, que se complementan con consideraciones adicionales, figuras y derivaciones matemáticas en la pizarra, así como con simulaciones por ordenador. 18 horas

- Clases de resolución de problemas y ejercicios, donde algunos ejercicios podrán ser resueltos por el/la profesor/a y otros podrán proponerse para su resolución individual o en grupo. 7 horas

-Prácticas informáticas de 2 horas por sesión, donde, a ser posible, cada alumno/a trabajará individualmente en un ordenador, afrontando las fases de diseño y aprendiendo a analizar y validar los sistemas de control diseñados. Herramientas de simulación, SIMULINK y MATLAB: 15 horas

- Trabajo personal del/de la estudiante (70 horas), que comprende:

- Autoestudio, para la asimilación de los contenidos impartidos durante las clases magistrales: 40 horas-50 horas

- Trabajo previo relacionado con las prácticas de Informática: 20 horas



Contenidos teóricos:



Lección 0. Repaso de los conceptos básicos de control.

Lección 1. Modelado de sistemas en el Espacio de Estados. Representación interna. Resolución de ecuaciones de transición de estados.

Lección 2. El diseño de sistemas de realimentación variable de Estado. Respuesta temporal. Controlabilidad y Observabilidad. Estabilidad. Diseñe controladores de estafa basados en retroalimentación de vector de estado. Observadores estatales.

Lección 3. Sistemas de control del Espacio de Estados Discretos. Discretización. Controlabilidad y Observabilidad. Estabilidad.

Lección 4. Introducción al MPC. Orígenes. Estructura general. Características. Elementos basicos.

Lección 5. MPC en el dominio del Espacio de Estados: SISO. Formulación. Horizonte de control. Afinación

Lección 6. MPC en el dominio del Espacio de Estados: MIMO. Formulación. Sistemas MIMO. Restricciones.

Lección 7. Modelado de sistemas de extracción de energía de las olas. Visión general de los dispositivos de extracción de energía de las olas. Objetivos de control y principales variables de control. Modelo matemático de dispositivos OWC.

Lección 8. Diseño y Validación de Estrategias de Control. Aplicación de la teoría de control a convertidores OWC. Diseño de estrategias de control, implementación y validación mediante modelos matemáticos.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

La documentación correspondiente a las diapositivas de apoyo a la teoría y las prácticas que están disponibles en el aula virtual eGela de la asignatura.



Dentro de cada tema y en los guiones de práctica, cada año se presentan y actualizan bibliografía de apoyo, estándares y páginas de Internet de interés.



- Un aula, equipada con pizarra y recursos audiovisuales (portátil/ordenador con Matlab/Simulink instalado y conexión a Internet + proyector), para las clases magistrales. Una pizarra y un proyector pueden ser suficientes si el profesor utiliza su propio ordenador portátil.



- Una sala de ordenadores con Matlab/Simulink instalado, equipada con pizarra y proyector, para las prácticas de informática. Se supone que el profesor utiliza su propio ordenador portátil o uno de los ordenadores de la sala.



- Recursos bibliotecarios proporcionados por la Universidad del País Vasco UPV/EHU, incluyendo préstamo de libros entre centros y acceso y recuperación de artículos de revistas a través de Internet.

Bibliografía básica

La documentación correspondiente a las diapositivas de apoyo a la teoría y las prácticas que están disponibles en el aula virtual eGela de la asignatura. Dentro de cada tema y en los guiones de práctica, cada año se presentan y actualizan bibliografía de apoyo y páginas de Internet de interés.

- Un aula, equipada con pizarra y recursos audiovisuales (portátil/ordenador con Matlab/Simulink instalado y conexión a Internet + proyector), para las clases magistrales. Una pizarra y un proyector pueden ser suficientes si el profesor utiliza su propio ordenador portátil.

- Una sala de ordenadores con Matlab/Simulink instalado, equipada con pizarra y proyector, para las prácticas de informática. Se supone que el profesor utiliza su propio ordenador portátil o uno de los ordenadores de la sala.

- Recursos bibliotecarios proporcionados por la Universidad del País Vasco UPV/EHU, incluyendo préstamo de libros entre centros y acceso y recuperación de artículos de revistas a través de Internet.

Bibliografía de profundización

La documentación correspondiente a las diapositivas de apoyo a la teoría y las prácticas que están disponibles en el aula virtual eGela de la asignatura. Dentro de cada tema y en los guiones de práctica, cada año se presentan y actualizan bibliografía de apoyo y páginas de Internet de interés.



- Richard C. Dorf; Robert H. Bishop; Modern Control Systems; 12th edition, 2014, Pearson, ISBN 13: 978-1-292-02405-9



- Katsuhiko Ogata; Modern Control Engineering; 5th edition, 2010, Prentice Hall, ISBN 13: 978-0-13-615673-4



- E. Camacho, C. Bordons; Model Predictive Control; 2th edition, 2007, Springer, ISBN 13: 978-1-85233-694-3

Revistas

IEEE Transactions on Industrial Electronics