Irakasgaia ikasteari probetxu ateratzeko, "Erregulazio Automatikoa" gainditua izatea gomendatzen da.



"Kontrolaren Teknika Aurreratuak" irakasgaia gainditutakoan, ikasleek bereganatuko dituzten ikasgaia ikastearen berariazko emaitzak hurrengoak dira:



- IIE-KTA1: PID motako kontrolagailuak nahiz egoera-espazioko kontrol-egiturak diseinatu, simulatu eta prototipatzea, abiapuntuko sistemen portaera iragankor nahiz iraukorra hobetzearren.



- IIE-KTA2: Aplikazio bakoitzerako egokiena den PID motako kontrolagailuaren aldaera hautatu eta bere parametroak sintonizatzea, teknika analitiko zein enpirikoen bidez, kontrolagailuaren funtzionamendu optimoa lortzeko.



- IIE-KTA3: Kontrolagailu horiek inplementatzean sortzen diren arazo praktiko ohikoenak konpontzea, baldintza errealetan behar bezala funtzionatuko dutela bermatzearren.



- IIE-KTA4: Egoera-behagailu errazak diseinatu, simulatu eta prototipatzea, kontrol-sistema batean erabili beharreko sentsore kopurua murriztu ala zuzeneko neurketa bidez eskuratu ezin diren aldagaien balioa balioestsi asmoz.



Industria Elektronika berariazko moduluaren gaitasunei dagokienez, hurrengoei ekiten zaie irakasgaian:



- TEEOI7: Sistemen ereduztapen eta simulaziorako ezaguera eta gaitasuna.



- TEEOI8: Ezaupideak erregulazio automatikoaz eta kontrol-teknikez, eta beroien aplikazioa industria automatizaziora.



- TEEOI11: Kontrol- eta industria automatizazio-sistemak diseinatzeko gaitasuna.



Horietaz gain, Industria Elektronika berariazko modulu berari dagokion hurrengo irakasgaia ikastearen emaitza lortzen ere parte hartzen da:



- IIE-EEI5: Kontrol-sistemak aztertu, diseinatu, simulatu eta inplementatzea.



Azkenik, "Kontrol Digitala"-ren segimendu egokiak hurrengo zeharkako gaitasuna eskuratzen laguntzen du:



- C12: Laneko jarrera arduratsua eta ordenatua izatea, eta beti ikasteko prest agertzea, etengabeko prestakuntzak dakarren erronka kontuan hartuta.

Con el fin de trabajar los resultados del aprendizaje y las competencias establecidas en el anterior apartado, se proponen los siguientes temarios teórico y práctico:





TEMARIO TEÓRICO Y PRÁCTICO DE AULA



Tema 0: Presentación de la Asignatura

Resultados del aprendizaje específicos de la asignatura. Temarios teórico y práctico. Método de evaluación. Bibliografía recomendada.



Tema 1: Métodos Analíticos de Sintonía de Controladores de Tipo PID

Sintonía analítica en el dominio frecuencial: aplicación a sistemas asimilables a primer orden sin y con retardo. Método de asignación de polos y ceros: aplicación a sistemas asimilables a segundo orden subamortiguado y al convertidor de potencia de un generador eólico: linealización y controles en cascada y anticipativo o "feedforward".



Tema 2. Métodos Empíricos de Sintonía de Controladores de Tipo PID

Identificación en lazos abierto y cerrado: ensayo escalón y métodos de la oscilación mantenida y del relé. Modelo aproximado de primer orden con retardo. Métodos empíricos de sintonía basados en criterios temporales, frecuenciales e integrales del error.



Tema 3. Aspectos Prácticos del Control PID

Factor de peso de la consigna en la acción proporcional. Filtro y "kick" derivativos. "Wind-up" integral y mecanismos anti-"wind-up": método de seguimiento integral y su materialización analógica. Transferencia "bumpless" de controladores. Implementación digital: selección del período de muestreo, algoritmo paralelo, "ringing" derivativo y ecuación de seguimiento integral.



Tema 4. Fundamentos del Espacio de Estado

Representación en el espacio de estado: ventajas con respecto a la función de transferencia y definición de estado. Ejemplos de sistemas expresados en el espacio de estado. Modelos de sistemas no-lineales y su linealización. Conversión de modelos expresados en el espacio de estado a función de transferencia y viceversa: matriz de transferencia, ecuación característica, valores propios y polos, y formas canónicas controlable y observable.



Tema 5. Introducción al Diseño de Estructuras de Control en el Espacio de Estado

Diseño de observadores asintóticos de Luenberger de orden completo. Observabilidad. Control por realimentación de estado y asignación de polos. Controlabilidad. Control por realimentación de la salida: integración de observadores en esquemas de control por realimentación de estado.





TEMARIO PRÁCTICO DE LABORATORIO



1er Proyecto: Diseño, Simulación y Prototipado Rápido de un Esquema Clásico de Control para el Posicionado del Eje de un Servomotor de Corriente Continua

Deducción de la posición angular a partir de la señal del encoder. Estimación de la velocidad angular mediante un derivador provisto de filtro. Identificación experimental del servomotor de c.c. mediante ensayo escalón: comparación con el modelo teórico deducido sobre la base de los datos proporcionados por la empresa fabricante. Presentación y justificación del esquema de control de 2 lazos dispuestos en cascada adoptado industrialmente: lazo interno de velocidad angular gobernado mediante controlador integral-proporcional (I-P) y lazo externo de posición angular gobernado mediante controlador proporcional (P). Establecimiento de especificaciones temporales de lazo cerrado, y aplicación del método de asignación de polos y ceros para la sintonía del citado esquema de control. Validación, en simulación, del esquema de control diseñado: respuestas transitoria y estacionaria ante cambios en la consigna y en el par de carga, y observación del fenómeno de "wind-up" integral. Incorporación del algoritmo de seguimiento integral a modo de anti-"wind-up". Validación experimental, mediante prototipado rápido, del esquema de control diseñado: observación y supresión del fenómeno de "wind-up".



2º Proyecto: Incorporación de un Observador de Velocidad Angular al Esquema de Posicionado del 1er Proyecto

Establecimiento de especificaciones temporales a satisfacer por el error de observación en su convergencia a cero. Diseño y sintonía de un observador de Luenberger de orden completo, considerando como estados la velocidad y posición angulares del servomotor de c.c. Validación en 4 etapas, mediante simulación, del observador diseñado: 1) situando el observador en paralelo con el esquema de posicionado del 1er Proyecto, aunque cerrando los lazos de control de velocidad y posición angulares con las mediciones derivadas de la señal del encoder; 2) cerrando el lazo de control de velocidad angular con la estimación de dicha magnitud proporcionada por el observador; 3) cerrando los lazos de control de velocidad y posición angulares con la estimación de ambas magnitudes proporcionada por el observador; y 4) habiéndose adoptado los esquemas de las etapas 2) y 3), desconectando temporalmente el observador y evaluando su desempeño al volver a conectarlo --al vuelo--. Validación experimental, mediante prototipado rápido, del observador diseñado según las mismas 4 etapas consideradas en la validación en simulación.

Ikasleek irakasgaia ikastearen berariazko emaitzak lor ditzaten lagundu asmoz, irakaskuntzarako metodologia aktiboak erabiliko dira --problema eta proiektutan oinarrituta ikastearenak, zehazki-- hurrengo irakaskuntza-moten baitan:



- M: Klase Magistralak --aurrez aurreko 45 irakaskuntza-ordu--

Proposatutako ikasgai-zerrendari dagozkion oinarri teorikoen azalpena, horretarako esplikaziotan eta bereziki arbelean eginiko garapen matematikotan oinarrituta, baina diapositibekin nahiz bideo-proiektagailu bitartez proiektaturiko simulazioekin osatuz. Aipaturiko simulazioak exekutatzearren erabilitako fitxategiak eskuragarri utziko dira eGela plataforman. Horretaz gain, landutako kontzeptuak aplikatu eta barneratzen laguntzearren diseinatutako ariketa nahiz problema ahalik eta errealistenak planteatu eta arbelean oso-osorik ebatziko dira. Klase magistralen erakutsitako simulazio guztiak egikaritzearren erabilitako fitxategiak eskuragarri utziko zaizkie ikasleei eGela plataforman.



GL: Laborategiko Praktikak --aurrez aurreko 15 irakaskuntza-ordu--

Gelako saio praktikoetan ebatzitakoak baina zailagoa den problema --proiektu-- errealista bati ekiten zaio, helburu gehigarri gisa ikasleek bere kudeaketarako hurrengo prozesua barnera dezaten: problema ataza sinpleagotan zatitzea, horietako bakoitza problema independente gisa tratatu eta ebaztea, eta emaitza independente horiek guztiak integratzen dituen ebazpen bat proposatzea. Behin diseinatutako kontrol-eskema simulazio bidez baliozkotu ostean, esperimentalki ebaluatuko da laborategi-eskalako prototipo fisiko batean, datu-eskuratze txartel bat eta prototipogintza azkarraren teknika aplikatuz. Behin proiektua amaitu ostean, berau simulazioan nahiz esperimentalki baliozkotzearren behar diren fitxategiak eskuragarri utziko zaizkie ikasleei eGela plataforman.



Irakasgaiari 6 ECTS kredituko pisua esleitu zaionez, kontuan izan ikasleek lan pertsonalari batezbeste 90 ordu gehigarri eman beharko lizkioketela balioesten dela. Ordu gehigarri horiek klase magistraletan eta laborategiko praktiketan landutako edukien estudio sistematizatuari eskaini behar zaizkio, batik bat. Irakasle-taldearen tutoretzak --ikasleei aurrez aurreko klaseetan nahiz aipatutako estudio sitematizatuan zehar sortutako zalantzak argitzera bideratuta daudenak-- funtsezko erreminta gisa kontsideratu behar dira estudio sistematizatu horretan laguntzeko.

Al objeto de propiciar la consecución de las competencias específicas de la asignatura por parte del alumnado, se adoptarán metodologías activas para la enseñanza --en concreto, las de aprendizaje basado en problemas y proyectos-- dentro de las siguientes modalidades docentes:



- M: Clases Magistrales --45 horas de docencia presencial--

Exposición de los fundamentos teóricos correspondientes al temario propuesto, apoyándose para ello en explicaciones y desarrollos matemáticos efectuados fundamentalmente en la pizarra, aunque complementados con diapositivas y simulaciones proyectadas mediante videoproyector. Asimismo, se plantearán y resolverán completamente, en la pizarra, ejercicios y problemas lo más realistas posible, diseñados al objeto de aplicar y contribuir a interiorizar los conceptos trabajados. Las resoluciones a los ejercicios y problemas se verificarán por medio de simulaciones proyectadas mediante videoproyector. Los ficheros empleados para ejecutar todas las simulaciones mostradas durante las clases magistrales se dejarán accesibles al alumnado en la plataforma eGela.



- GL: Prácticas de Laboratorio --15 horas de docencia presencial--

Se abordan problemas realistas más complejos --proyectos-- que los resueltos en las clases prácticas de aula, con el objetivo adicional de que el alumnado interiorice el proceso para su gestión: división en tareas más simples, tratamiento de cada una de ellas como un problema independiente y su resolución, y propuesta de una solución que integre cada uno de los resultados independientes. Tras validarse en simulación, los esquemas de control diseñados se evaluarán experimentalmente, mediante el empleo de tarjetas de adquisición de datos y de la técnica de prototipado rápido, sobre prototipos físicos a escala de laboratorio. Una vez concluido cada proyecto, los ficheros requeridos para su validación, tanto en simulación como experimental, se dejarán accesibles al alumnado en la plataforma eGela.



Obsérvese que, al asignársele a la asignatura un peso correspondiente a 6 créditos ECTS, se estima que el alumnado debe invertir en torno a 90 horas adicionales de trabajo personal, dedicadas fundamentalmente al estudio sistematizado de los contenidos abordados en las clases magistrales y prácticas de laboratorio. Las tutorías del equipo docente, destinadas a resolver las dudas surgidas al alumnado tanto en las clases presenciales como durante el citado estudio sistematizado, deben considerarse como una herramienta primordial de apoyo a este último.

- UPV/EHU, "eGela 2023/24. Técnicas Avanzadas de Control", 2023. [En línea]. Disponible en: https://egela2324.ehu.eus

Oinarrizko bibliografia

- S. Dormido y F. Morilla, "Controladores PID: Fundamentos, Sintonía y Autosintonía". Madrid, España: Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), 2000.



- K. J. Åström y T. Hägglund, "Control PID Avanzado". Madrid, España: Pearson Educación, 2009.



- P. H. Lewis y C. Yang, "Sistemas de Control en Ingeniería". Madrid, España: Prentice-Hall Iberia, 1999.



- R. C. Dorf y R. H. Bishop, "Sistemas de Control Moderno", 10ª ed. Madrid, España: Pearson Educación, 2005.

Gehiago sakontzeko bibliografia

- K. Ogata, "Ingeniería de Control Moderna", 5ª ed. Madrid, España: Pearson Educación, 2010.

- J. Dorsey, "Sistemas de Control Continuos y Discretos: Modelado, Identificación, Diseño, Implementación". México: McGraw-Hill/Interamericana, 2005.

- E. Hendricks, O. Jannerup, and P. H. Sørensen, "Linear Systems Control. Deterministic and Stochastic Methods." Berlin, Heidelberg, Germany: Springer-Verlag, 2008.

Aldizkariak

- International Journal of Electrical Engineering Education.

- IEEE Transactions on Education.

- IEEE Control Systems Magazine.

- Control Engineering.