.
Departamento de Mecatrónica
Mr00001. . INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA
(2-0-2. Requisito: No tiene.
1 IMT).
Equivalencia: No tiene.
Presentar a los alumnos las
diferentes áreas que comprende la carrera de Ingeniero en Mecatrónica, así como
las actividades que desarrollan sus egresados. Facilitar la integración de los
alumnos al Instituto, dándoles a conocer su organización y sus reglamentos.
Mr00002. LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN Y
MEDICIONES
(1-2-4. Requisito: Haber
aprobado F00813 y E00831. 4 IMT).
Equivalencia: No tiene.
Que el alumno aprenda los principios de metrología dimensional y de operación de instrumentos de sensado de variables de procesos continuos, variables mecánicas y variables eléctricas. Conocer la instrumentación usada para variable de proceso continuos como temperatura, presión, flujo, nivel así como variables mecánicas como peso, desplazamiento, velocidad y aceleración y metrología. Conocer la instrumentación industrial usada para variables eléctricas como voltaje, corriente, resistencia, capacitancia e inductancia. Metrología dimensional 3 Dimensiones. Texto: Industrial Instrumentation. A. Creus 6 edición. Alfaomega-marcombo. 1998. Measurements systems, Applications and Design, Ernest O. Doebelin, Mc Graw Hill Publishing Company, 1990
Mr00007.
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
(0-3-4. Requisito: Haber
aprobado Mr00022. 8 IMT).
Equivalencia: Ninguna
Libro de texto:
Manual del Laboratorio de
Control Automático, ITESM.
Mr00021. INGENIERÍA DE CONTROL
(3-0-8. Requisito:Haber
aprobado Ma00841 o E00001. 6 IEC, 7 ISE. 6IMT).
Requisito
para planes de transición:Haber aprobado Ma95841 o E00001
Equivalencia: Cs95861 o
Tf95861.
Señalar los diferentes tipos de sistemas de control. Establecer las bases de la modelación de sistemas físicos en su forma lineal e invariante en el tiempo, a partir de las leyes que rigen su comportamiento. Analizar la respuesta transitoria de los sistemas físicos y conocer las especificaciones para el desempeño estático y dinámico del sistema de control en lazo cerrado. Usar la representación de función de transferencia del lazo cerrado para el estudio de la estabilidad. Identificar sistemas mediante técnicas gráficas y sintonizar controladores PID con base en el modelo de la planta. Aprender a calcular los márgenes de estabilidad del sistema lineal con la ayuda del gráfico de Bode y calcular compensadores. Realizar el trazado del lugar de las raíces de un sistema, interpretarlo y usarlo en el diseño de compensadores. Diseñar sistemas de control con apoyo de paquetes computacionales. Conocer la simbología ISA y su empleo en diagramas de instrumentación y control de procesos. Texto: Franklin Gene F. y Powell J. David, Feedback control of dynamic systems, Addison-Wesley, Tercera edición,1994.
Mr00022. CONTROL DIGITAL
(3-0-8. Requisito: Haber
aprobado Mr00021. 7 IEC, 8 ISE,7 IMT).
Equivalencia: Cs95874 o
Tf95871.
Dar a conocer las posibilidades de aplicación de las computadoras como una herramienta de ingeniería en un sistema de control, mostrando las ventajas así como las limitaciones en uso a nivel industrial. Estudiar la estructura matemática del muestreador. Manejar la transformada "z" y el concepto de función de transferencia discreta para el análisis del lazo de control en bloques. Estudiar la estructura matemática de los dispositivos de retención así como las diferentes técnicas de discretización de filtros analógicos. Definir la transformada "z" modificada como una herramienta matemática en el manejo de sistemas con tiempo muerto. Obtener las ecuaciones discretas equivalentes de los PIDs continuos y manejar modificaciones en dichos algoritmos para su uso práctico. Entender la relación entre el plano complejo "s" y el plano complejo "z" para establecer la región de estabilidad en un sistema de tiempo discreto. Utilizar los criterios algebraicos de Routh-Hurwitz modificado y/o Jury para el análisis de estabilidad del sistema en lazo cerrado. Establecer las técnicas de ajuste de controladores convencionales y el diseño de ecuaciones de control no convencionales en tiempo discreto basadas en la identificación de la planta. Utilizar software de apoyo para el diseño e implementación en los sistemas de control digital. Manejar el concepto del espacio de estado aplicado a la modelación y el control de un sistema. Texto: Deshpande Pradeep y Ash Raymond, Computer process control, ISA, 1987.
Mr00023. SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO
(3-0-8. Requisito: Haber
aprobado Ma00841. 7 IME).
Equivalencia: Tf95872.
Conocer el significado conceptual introductorio de control lógico, control de lazo cerrado, control de lazo abierto, control regulatorio, control discreto, control óptimo, control adaptable y control por aprendizaje. Aprender el álgebra booleana y sus aplicaciones en el análisis y síntesis de circuitos lógicos combinatorios utilizando componentes digitales, eléctricos, electrónicos, neumáticos, hidráulicos y controladores programables. Establecer modelos matemáticos lineales de sistemas físicos simples a partir de la leyes que describen su comportamiento. Entender los principios de operación de los controladores todo-nada, con zona muerta y de los controladores con acción proporcional, integral y derivativa. Estudiar la respuesta transitoria de sistemas de control de primer y segundo orden. Establecer los criterios de estabilidad absoluta y relativa de un sistema. Conocer el uso de la simbología empleada por la ISA en diagramas de instrumentación y control. Estudiar servocontroladores de los utilizados en máquinas y herramientas CNC y manipuladores robóticos. Texto: Ogata, Katsuhiko, Modern control engineering, 1990.
Mr00024. DINÁMICA DE PROCESOS Y CONTROL
(3-0-8. Requisito:Haber
aprobado Iq00854 e Iq00855. 7 IQS).
Equivalencia: Tf95873.
Usar la transformada de Laplace como herramienta para el estudio de los sistemas de control automático. Establecer modelos lineales de sistemas físicos simples a partir de las leyes que describen su comportamiento. Estudiar el comportamiento dinámico de los sistemas de primer y segundo orden, con y sin tiempo muerto. Analizar las características dinámicas de los controladores PID. Usar álgebra de bloques para obtener la función de transferencia de lazos de control con retroalimentación. Determinar la respuesta de un lazo de control ante diferentes tipos de controladores PID. Determinar la estabilidad absoluta y relativa de un lazo de control. Trazar el lugar de raíces de un lazo de control y analizar el efecto de los parámetros del controlador sobre la respuesta del lazo. Establecer el modelo lineal de un sistema a partir de su respuesta a un escalón. Con base en el modelo lineal de un proceso, sintonizar controladores PID convencionales que actúan sobre procesos de primer y segundo orden, con y sin tiempo muerto. Texto: Donald R. Coughanowr, Process systems analysis and control, 1991.
MR00025 Control computarizado de procesos
(3-0-8. Requisito: Haber aprobado Análisis y automatización
de sistemas MR00XXX. IME 7)
Equivalencia: TF958882, Mr00025
Conocer el significado conceptual introductorio de lazo
abierto, control de lazo cerrado, control de control regulatorio, control
discreto, control óptimo, control adaptable y control por aprendizaje.
Analizar sistemas dinámicos en frecuencia y determinar los márgenes
de estabilidad relativa. Entender los principios de operación de los
controladores con acción proporcional, integral y derivativa. Diseñar
controladores en la fase transitoria por diferentes métodos: Lugar
Geométrico de las Raíces, Posicionamiento de polos, Ziegler-Nichols.
Diseñar controladores en frecuencia: filtros de adelanto y atraso de
fase. Conocer las técnicas de análisis de sistemas de control
discretos y su estabilidad, utilizando la transformada "z". Conocer
los criterios de estabilidad absoluta y relativa de los sistemas de control.
Diseñar controladores discretos del tipo PID y realizar el ajuste de
sus parámetros basados en criterios de estabilidad relativa y absoluta.
Conocer los conceptos de control distribuido, control supervisiorio, control
en cascada, control antealimentado y otras estrategias de control implementadas
en los sistemas de control computarizado de procesos.
Texto:
[1] Ogata, Katsuhiko, Modern control engineering, Prentice Hall, 4th ed.
[2] Ogata, Katsuhiko, Discrete time control systems, Prentice Hall, 2nd ed.
Mr00026. CONTROL DE PROCESOS POR COMPUTADORA
(3-0-8. Requisito:Haber
aprobado Mr00024. 8 IQS).
Equivalencia: Tf95883
Hacer análisis de respuesta a la frecuencia sobre lazos de control con retroalimentación. Definir el margen de fase y el margen de ganancia. Sintonizar controladores PID convencionales usando técnicas de respuesta a la frecuencia. Estudiar mediante técnicas de respuesta a la frecuencia las características dinámicas de los filtros de primer orden, los compensadores de adelanto-atraso, y los controladores PID industriales. Seleccionar y sintonizar el controlador PID adecuado para un desempeño específico mediante técnicas de síntesis de controladores. Estudiar las características dinámicas de los esquemas de control en cascada, control retroalimentado con antealimentación, y control en cascada antealimentado. Establecer procedimientos de sintonización de cada elemento de control para estos esquemas. Analizar sistemas de control multivariable (MIMO) con y sin interacción. Diseñar desacopladores de procesos para sistemas multivariables acoplados. Conocer las características de los sistemas de control basados en computadoras. Usar la transformada "z" como herramienta matemática de los sistemas discretos. Definir la función de transferencia pulso para un proceso. Obtener expresiones discretas para los controladores PID más usados. Usar álgebra de bloques y obtener la función de transferencia de lazos de control discretos. Determinar la estabilidad de un lazo de control digital. Obtener las constantes de modelos discretos de primero y segundo orden, con y sin tiempo muerto, mediante técnicas de mínimos cuadrados. Sintonizar controladores digitales PID. Texto: Donald R. Coughanowr, Process systems analysis and control, 1991.
Mr00027. SISTEMAS DE CONTROL I
(3-0-8. Requisito: Haber
aprobado E00871. 7 IMA).
Equivalencia: Tf95886
Conocer la relevancia industrial de los sistemas de control lógico. Aprender el álgebra boolena y sus aplicaciones en el análisis de sistemas de control lógico, combinatorio y secuencial. Conocer los principales esquemas de control de variables analógicas más utilizados en la industria. Estudiar la respuesta transitoria de sistemas de control y establecer los criterios de estabilidad absoluta y relativa. Realizar la identificación de un proceso por métodos gráficos. Conocer los principios de operación de controladores todo-nada y PID. Sintonizar controladores PID convencionales. Conocer la simbología de la ISA para diagramas de instrumentación y control. Texto: Gene F. Franklin y J. David Powell, Feedback control of dynamic systems, 1994.
Mr00028. SISTEMAS DE CONTROL II
(2-2-8. Requisito:Haber
aprobado Mr00027. 8 IME).
Equivalencia: Tf95896.
Estudiar sistemas de servocontrol usados en máquinas herramientas y manipuladores robóticos. Conocer las técnicas de respuesta a la frecuencia para la identificación de un proceso y la sintonización del controlador de un lazo. Conocer las técnicas de lugar de raíces para sintonizar controladores. Usar la transformada "z" para el análisis de sistemas de control discreto. Estudiar la estabilidad absoluta y relativa de sistemas de control discreto. Sintonizar controladores discretos PID convencionales y no convencionales. Conocer las estrategias de control antealimentado, control en cascada, control con tiempo muerto y control multivariable. Texto: Pradeep Desphande y Raymond Ash, Computer process control, 1987.
Mr00029. AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
(2-2-8. Requisito: Haber
aprobado Iq00862 y Iq00872. 9 IQA).
Equivalencia: Tf95897.
Usar la transformada de Laplace como herramienta para el estudio de los sistemas de control automático. Establecer modelos lineales de sistemas físicos simples a partir de las leyes que describen su comportamiento. Estudiar el comportamiento dinámico de los sistemas de primer y segundo orden, con y sin tiempo muerto. Analizar las características dinámicas de los controladores PID. Determinar la respuesta de un lazo de control ante controladores PID convencionales. Determinar la estabilidad absoluta y relativa de un lazo de control. Analizar el efecto de los parámetros del controlador sobre la respuesta del lazo. Sintonizar controladores PID convencionales que actúan sobre procesos de primer orden con y sin tiempo muerto. Estudiar las características dinámicas de los esquemas de control en cascada, control retroalimentado con antealimentación, y control en cascada antealimentado. Establecer procedimientos de sintonización de cada elemento de control para estos esquemas. Aprender el álgebra booleana y sus aplicaciones en el análisis de sistemas de control lógico. Familiarizarse con el funcionamiento de controladores lógicos programables (PLC) y utilizarlos para automatizar secuencias lógicas en procesos. Texto: Carlos Smith y Armando Corripio, Principles and practice of automatic process control, 1985.
Mr00030. LABORATORIO DE INGENIERÍA DE CONTROL
(2-3-8. Requisito: Haber
aprobado Mr00022. 8 IEC, 9 ISE).
Equivalencia: Cs95982 o
Tf95981.
Conocer y operar un sistema
de control continuo real, familiarizándose con sus componentes, variables más
importantes e indicadores de comportamientos más usuales. Modelar sistemas de
primer y segundo orden a partir de su respuesta transitoria (curva
experimental) ante una entrada escalón. Establecer las analogías eléctricas
correspondientes e implementarlas corroborando de manera experimental los
resultados de la modelación. Sintonizar y probar el desempeño de un controlador
PID con la modelación experimental realizada para el sistema, observando los
efectos que tienen la variación de los parámetros en la respuesta del lazo de
control. Verificar la robustez del diseño. Aplicar la estrategia de control
cascada para la mejora en el desempeño del sistema de control. Implementar con
amplificadores operacionales (OPAMPs) un compensador diseñado en el lugar de
las raíces y/o usando las características de respuesta a la frecuencia de la
planta. Identificar los elementos que componen un lazo de control discreto con
retroalimentación y la función que desempeñan. Diseñar e implementar algoritmos
de control PID en una computadora, utilizando diferentes estructuras.
Desarrollar e implementar la técnica de mínimos cuadrados para la
identificación estocástica de una planta y compararla con la modelación gráfica.
Diseñar e implementar en la computadora, esquemas de control no-convencionales.
Diseñar e implementar sistemas lógicos de control usando elementos neumáticos,
relevadores y controladores lógicos programables. Diseñar un sistema de control
basado en un sistema mínimo microcontrolado. Aplicar técnicas desarrolladas en
el espacio de estados, para el control de un proceso. Aplicar técnicas de
control inteligente como control difuso, en el diseño de un sistema
retroalimentado de control. Texto: Antonio Favela C., Manual de prácticas para
el laboratorio integral de ingeniería de control,ITESM, Tercera edición, 1995.
MR00031 Laboratorio de Control de Procesos
(0-3-4. Requisito: Mr00025 IME 8)
Equivalencia: TF95992
Conocer y operar un sistema de control continuo
real, familiarizándose con sus componentes, variables más importantes
e indicadores de comportamiento más usuales. Analizar la respuesta
transitoria de los sistemas reales de primer y segundo orden ante diversas
entradas e identificar su función de transferencia con base en la respuesta
al escalón. Comprender el efecto de cada uno de los parámetros
de los controladores PID industriales y sintonizarlos mediante los criterios
de aplicación práctica. Conocer y operar un sistema de control
discreto real, familiarizándose con sus componentes y desarrollar un
programa para la identificación de procesos discretos mediante técnicas
gráficas. Analizar el funcionamiento de las diferentes versiones de
controladores PID discretos y desarrollar un programa para utilizarlo en el
control de un proceso real.
Texto: Instructivo del laboratorio de control de procesos, ITESM.
Mr00032. LABORATORIO INTEGRAL DE CONTROL DE PROCESOS
(2-3-8. Requisito: Haber
aprobado Mr00026. 9 IQS).
Equivalencia: Tf95993.
Aprender el álgebra booleana
y sus aplicaciones en el análisis de sistemas de control lógico. Familiarizarse
con el funcionamiento de controladores lógicos programables (PLC) y utilizarlos
para automatizar secuencias lógicas en procesos. Conocer y operar un sistema de
control continuo, familiarizándose con sus componentes e indicadores de
comportamiento más usuales. Hacer pruebas experimentales para estudiar la
respuesta transitoria de los sistemas de primer y segundo orden ante diversas
entradas, y calcular sus parámetros mediante pruebas tipo escalón. Sintonizar
controladores PID industriales para obtener un comportamiento predeterminado
del lazo. Conocer y operar un sistema de control discreto, familiarizándose con
sus componentes. Desarrollar un programa para la identificación de sistemas de
primer y segundo orden mediante algoritmos de mínimos cuadrados, y comparar los
resultados contra los obtenidos mediante las técnicas gráficas. Estudiar
experimentalmente el funcionamiento de las diferentes versiones de
controladores PID discretos. Sintonizar lazos en cascada. Hacer pruebas
experimentales y comparar la respuesta dinámica de un lazo simple y un lazo en
cascada. Hacer pruebas tipo escalón y determinar el compensador de
adelanto-atraso necesario para cancelar una perturbación en un lazo de control.
Comparar la respuesta de un lazo con y sin antealimentación ante una
perturbación. Estudiar experimentalmente la respuesta dinámica de un lazo en
cascada con antealimentación, y comparar su respuesta con la de un lazo simple
retroalimentado. Texto: Instructivo del laboratorio integral de control de
procesos, ITESM.
(3-0-8. Requisito: M 00841. IME 6)
Equivalencia: TF95872, Mr00023
Conocer el significado conceptual de control lógico. Aprender el álgebra booleana y sus aplicaciones en el análisis y síntesis de circuitos lógicos combinatorios utilizando componentes digitales, eléctricos, electrónicos, neumáticos, hidráulicos y controladores programables, tanto de diagrama de escaleras como algún otro lenguaje de programación estándar de PLC´s. Conocer los conceptos básicos de análisis y diseño de sistemas de control lógico secuencial utilizando elementos de retardo electrónicos, neumáticos y PLC. Describir secuencias por diferentes métodos y programar PLC con funciones avanzadas. Establecer modelos matemáticos lineales de sistemas físicos simples a partir de las leyes que describen su comportamiento. Definir la noción de funcione de transferencia y el uso de diagramas de bloques. Estudiar la respuesta transitoria de sistemas de control de primer, segundo orden y retardo de transporte. Determinar la estabilidad de los sistemas en el sentido BIBO.
LABORATORIO: Familiarizarse con el comportamiento
de las funciones lógicas básicas y su utilización para
implementar funciones más complejas. Conocer el comportamiento de las
compuertas digitales e implementar circuitos lógicos digitales combinatorios.
Comprender el funcionamiento del relevador electromecánico e implementar
circuitos lógicos de relevación. Entender el funcionamiento
de los componentes neumáticos de mayor uso e implementar circuitos
lógicos neumáticos. Familiarizarse con las capacidades, funcionamiento
y programación de los controladores lógicos programables y utilizarlos
para automatizar procesos sencillos con sistemas lógicos combinatorios
y secuenciales.
Texto:
[1] Webb, John W. and Reis, Ronald A. Programmable Logic Controllers, Principles
and Applications. Prentice Hall, 4th ed.
[2] Ogata, Katsuhiko, Modern control engineering, Prentice Hall, 4th ed.