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PROGRAMA SINTÉTICODIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
CARRERA: Ingeniería en Computación ASIGNATUR: Teoría de Control
Digital SEMESTRE: Séptimo
OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará sistemas de control digital
con la ayuda de circuitos electrónicos y software computacional.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I. Sistemas de Control Digital II. Manejo de Datos
III. Funciones de Transferencia IV. Transformada Z V. Controladores
Digitales VI. Método del Lugar Geométrico de las Raíces
METODOLOGÍA: Exposición oral por parte del profesor y de los
alumnos con ayuda de acetatos y diapositivas. Realización de
ejercicios y aplicaciones por parte de los alumnos. Realización de
prácticas de laboratorio con ayuda de software específico.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales, cada uno
con un valor del 60%, realización de prácticas en el laboratorio
con un valor del 30%, tareas y participaciones en clase 10% de la
calificación. BIBLIOGRAFÍA: 1.- Katsuhiko, Ogata. Sistemas de
control en tiempo discreto 2ª.Edición, Prentice Hall, Méx. 1996,
743 pp. 2.- Benjamín, C.Kuo. Sistemas de control digital, CECSA,
Méx. 2000, 751 pp. 3.- M.J., Roberts. Señales y sistemas, Mc. Graw
Hill, México 2004, 873 pp. 4.- Eronini-umez-Eronini, Dinámica de
sistemas y control, 1ª edición, Thomson Editores SA de CV Méx. DF
2001, 993 pp.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad
Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación OPCIÓN: Curricular
COORDINACIÓN: Academia de Comunicaciones y Electrónica
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Computación
ASIGNATURA: Teoría de Control Digital SEMESTRE: Séptimo CLAVE:
CLA038 CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA:
Teórica-Practica MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Comunicaciones y
Electrónica de ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdirección Académica
de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar
de ESIME Culhuacan. Ing. Ernesto Mercado Escutia
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del
Consejo General Consultivo del IPN.
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 2 DE
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FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
La teoría del control ha ido evolucionando desde los primeros
controladores de vapor hasta los controladores clásicos (por el
lugar geométrico de las raíces o por ubicación de polos). Por lo
mismo el control digital moderno se maneja con diferentes entradas
y diferentes salidas, con lo cual se pueden controlar diferentes
procesos al mismo tiempo empleando los mismos recursos alcanzando
el desempeño óptimo. Recientemente el uso de la computadora ha
hecho posible el movimiento inteligente en robots industriales así
como otros sistemas. Esta tendencia se debe principalmente al bajo
costo y a la ventaja de trabajar con señales digitales. Para
mantenerse en la vanguardia de la tecnología actual, el Ingeniero
en Computación debe conocer, analizar e implementar los procesos de
sistemas de control digital en su ámbito laboral. Esta asignatura
tiene como antecedente la asignatura de Teoría de Control Analógica
y Análisis de Señales Analógicas de sexto y quinto semestre
respectivamente y es antecedente de la asignatura de Inteligencia
Artificial de octavo semestre.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno diseñará sistemas de control digital con la ayuda de
circuitos electrónicos y software computacional.
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 3 DE 10
No. UNIDAD I NOMBRE: Sistemas de Control Digital
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará los fundamentos de los sistemas de control
digital, empleando equipos y componentes modernos para el
aprendizaje práctico.
HORAS
No.
TEMA
T P EC
BIBLIOGRÁFICA 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
Introducción Sistema de control digital Lazos de control Ejemplos y
aplicaciones prácticos Programación básica Muestreo Retención
Lectura y escritura de datos por el puerto paralelo de una PC.
Simulaciones de sistemas de control a través de un software
especializado.
Subtotal
1.5
13.5
1B, 2B,3C,4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información por parte de los
alumnos. Lectura y comparación de información por parte de alumnos.
Elaboración de resúmenes o mapas conceptuales en clase con la guía
del profesor. Aplicación de casos prácticos. Resolución de ejemplos
gráficos por parte del profesor. Realización de prácticas de
laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase
por parte de los alumnos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara
teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un 30
% , participaciones y tareas 10 %
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 4 DE 10
No. UNIDAD II NOMBRE: Manejo de Datos
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno empleará los conceptos de manejo de datos para controlar
un sistema por medio de una PC en función de las ecuaciones de
estado digital.
HORAS
No.
TEMA
T P EC
BIBLIOGRÁFICA 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Introducción Discretización exacta de un sistema digital Elementos
de entrada de señales Elementos de procesamiento y conversión de
señales CAD. Elementos de procesamiento y conversión de señales
CDA
Subtotal
1.5
3.0
3.0
3.0
3.0
13.5
1.5
3.0
4.5
2.0
2.0
1B, 2B, 3C,4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Revisión bibliográfica por parte de los
alumnos. Exposición en clase por parte del profesor. Análisis y
resolución de ejercicios en clase. Realización de prácticas de
laboratorio con la guía del profesor. Entrega de tareas extra clase
por parte de los alumnos PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara
teoría con un 60% de la calificación total, las practicas con un 30
% , tareas y participaciones 10 %
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No. UNIDAD III NOMBRE: Funciones de Transferencia
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno formulará las funciones de transferencias de los sistemas
de control digital, y las representará por medio de sus diagramas a
bloques.
HORAS
No.
TEMA
T P EC
Introducción
Ecuaciones de estado en tiempo discreto Funciones de transferencia
de sistemas digitales Diagrama a bloques de los sistemas
digitales
Subtotal
1.5
4.5
4.5
3.0
13.5
1.5
3.0
4.5
2.0
1B, 2B, 3C, 4B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Explicación teórica por parte del profesor.
Análisis de casos tipo con la ayuda de acetatos por parte del
profesor. Resolución de ejercicios con la guía del profesor.
Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor.
Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara teoría con un 60% de la
calificación total, las practicas con un 30 % , tareas y
participaciones 10 %
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 6 DE 10
No. UNIDAD IV NOMBRE: Transformada Z
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno realizará la transformación de un sistema analógico en el
dominio de la frecuencia por medio de la transformada z para su
aplicación en su forma digital.
HORAS
No.
TEMA
T P EC
Introducción
Fracciones parciales
Transformada z Transformada z inversa Tablas de las transformadas
Funciones de transferencia
Subtotal
1.5
3.0
3.0
1.5
1.5
3.0
13.5
3.0
1.5
4.5
2.0
2.0
2.0
1B, 2B, 3C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Explicación teórica por parte del profesor.
Análisis de algoritmos y métodos para la resolución de problemas.
Resolución de ejercicios en clase por parte del profesor y alumnos.
Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor.
Entrega de tareas extra clase por parte de los alumnos
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara teoría con un 60% de la
calificación total, las practicas con un 30 % , tareas y
participaciones 10 %
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 7 DE 10
No. UNIDAD V NOMBRE: Controladores Digitales
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diferenciará los tipos de controladores digitales, e
implementará sus diagramas a bloques y funciones de
transferencia.
HORAS
No.
TEMA
T P EC
BIBLIOGRÁFICA 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Introducción Configuración de sistemas de control en tiempo
discreto Función de transferencia de un controlador PI Función de
transferencia de un controlador PD Función de transferencia de un
controlador PID Función de transferencia de un sistema de control
digital completo
Subtotal
1.5
1.5
1.5
1B, 2B, 3C, 4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición en clase por parte del profesor.
Análisis de casos prácticos con la guía del profesor. Resolución de
ejercicios por parte de los alumnos y por parte del profesor.
Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara teoría con un 60% de la
calificación total, las practicas con un 30 % , tareas y
participaciones 10 %
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 8 DE 10
No. UNIDAD VI NOMBRE: Método del Lugar Geométrico de las
Raíces
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará y evaluará el lugar geométrico de las raíces
para la determinación de la estabilidad de los sistemas de control
digital.
HORAS
T P EC
Introducción
Estabilidad de Liapunow Diagrama del lugar geométrico de las raíces
Método del lugar geométrico de las raíces Función de
transferencia
Diagrama a bloques
1B, 2B, 3C, 4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición en clase por parte del profesor y
de los alumnos. Resolución de ejercicios por parte de los alumnos
con la guía del profesor. Análisis de casos prácticos con la guía
del profesor. Realización de prácticas de laboratorio con la guía
del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se evaluara teoría con un
60% de la calificación total, las practicas con un 30 % , tareas y
participaciones el 10 %
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 9 DE
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RELACIÓN DE PRÁCTICAS
10
11
12
13
Circuito de muestreo y retención. Lectura y escritura a través del
puerto paralelo de una PC con Matlab. Conversión de señales CAD
Conversión de señales CDA Representación de un diagrama a bloques
de un Sistema Digital con la ayuda de Simulink de Matlab Calculo de
funciones de transferencia Trasformada Z Transformada Z inversa
Sistemas de control en tiempo discreto Diagrama a Bloques de un
sistema de control digital completo. Realización de un programa que
calcule el lugar geométrico de las raíces Realización de un
programa que determine la función de transferencia de un sistema de
control
Representación del diagrama a bloques de la estabilidad de un
sistema de control
Total
Microprocesadores
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ASIGNATURA: Teoría de Control Digital CLAVE CLA038 HOJA: 10 DE
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PERÍODO
UNIDAD
I y II
III y IV
V y VI
Se evaluara la teoría con un 60% de la calificación total, las
prácticas con un 30 % , tareas y participaciones 10 % Se evaluara
la teoría con un 60% de la calificación total, las prácticas con un
30 % , tareas y participaciones 10 % Se evaluara la teoría con un
60% de la calificación total, las prácticas con un 30 % , tareas y
participaciones 10 %
CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA
1
2
3
4
X
X
X
X
Katsuhiko, Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto
2ª.Edición, Prentice Hall, Méx. 1996, 743 pp. Benjamín, C.Kuo.
Sistemas de control digital, CECSA, Méx. 2000, 751 pp. M.J.,
Roberts. Señales y sistemas, Mc. Graw Hill, México 2004, 873 pp.
Eronini-umez-Eronini, Dinámica de sistemas y control, 1ª edición,
Thomson Editores SA de CV Méx. DF 2001, 993 pp.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica
Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Computación SEMESTRE :
Séptimo
ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM.
ACADEMIA: Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Teoría de
Control Digital
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en
Ingeniería o Ciencias Físico
Matemáticas
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno diseñará sistemas de
control digital con la ayuda de circuitos electrónicos y software
computacional.
3. PERFIL DOCENTE:
Diseño de Ctos. Eléctricos Electrónicos Digitales Controladores
Analógicos Digitales Programación Lógica Matlab
Desarrollar Sistemas Físicos Representarlos en Dispositivos
Electrónicos y de Control
Responsable Ética Autodidacta Constancia
ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ
M. en C. Clara Cruz Ramos Presidente de la Academia de
Comunicaciones y Electrónica
Ing. Rubén Juárez Barrientos Subdirector Académico
Ing. Ernesto Mercado Escutia