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La guía de la asignatura ha sido actualizada con los cambios que aquí se mencionan.
Esta guía presenta las orientaciones básicas que requiere el estudiante para preparar la asignatura de Automatización Industrial. Es recomendable leer atentamente esta guía antes de iniciar su estudio y de esta forma adquirir una visión general de la asignatura y de los trabajos, actividades y prácticas que se van a desarrollar en el curso.
Automatización Industrial es una asignatura de cinco créditos ECTS de carácter obligatorio que se imparte en el primer semestre del cuarto curso de la carrera. Forma parte de la materia de Sistemas de Automática y Control en los grados en Ingeniería Mecánica y en Ingeniería en Tecnologías Industriales, como materia básica de la rama de ingeniería industrial.
Esta asignatura desarrolla los conceptos básicos de la teoría de sistemas e ingeniería de control realimentado, dando una visión de los dominios de control en tiempo continuo y discreto. Aborda los conceptos de modelado y representación de sistemas, el comportamiento en frecuencia y la dinámica de los sistemas en el tiempo y, por último, el análisis y diseño de reguladores para sistemas realimentados; todo ello basado en las técnicas de control en tiempo continuo y tiempo discreto.
Automatización Industrial es la primera asignatura del plan de estudios en la que se abordan los fundamentos científicos y tecnológicos de los sistemas de control. Por tanto, permite adquirir, comprender y aplicar los fundamentos científicos y tecnológicos de la automática básica, modelado, simulación y control de sistemas.
Esta asignatura está dentro de la materia “Sistemas de Automática y Control” y requiere de otras competencias adquiridas en distintas materias de los cursos anteriores, concretamente se apoya en algunos fundamentos de variable compleja, ecuaciones diferenciales, física y mecánica.
Al tratarse de una asignatura que inicia el estudio de una nueva materia tecnológica, no hay requisitos previos dentro del área de control, pero sí son necesarios unos fundamentos matemáticos y físicos que se adquieren en algunas materias básicas de la titulación. El dominio de estos fundamentos desde las asignaturas de primero del plan de estudios facilita al alumno una mejor comprensión de los métodos utilizados y sus bases científicas, siendo muy recomendable haber superado asignaturas como Cálculo, Ecuaciones Diferenciales o Física. Sin esta base de conocimiento la asignatura suele presentar un nivel de dificultad alto al estudiante que la aborda por primera vez.
También es muy conveniente tener unos conocimientos de informática básicos para el manejo de un ordenador personal a nivel de usuario. Se utilizará software de simulación como MATLAB para preparar la signatura.
Para garantizar la ayuda al alumno en el proceso de enseñanza a distancia de la UNED se dispone de los siguientes recursos:
- Tutores en los centros asociados. Los tutores serán los encargados del seguimiento y control de las pruebas que constituyen la evaluación continua del alumno.
- Tutorías presenciales o por videoconferencia en el centro asociado correspondiente.
- Entorno Virtual. A través de Ágora el equipo docente de la asignatura pondrá a disposición de los alumnos diverso material de apoyo en el estudio, así como los enunciados de las Pruebas de Evaluación a Continua y del Trabajo de Prácticas en laboratorios remotos. En la plataforma web del curso se dispone además de foros donde los alumnos podrán plantear sus dudas para que sean respondidas por equipo docente o por los Profesores Tutores cuando se utilicen los foros de tutoría. Esta plataforma es el soporte fundamental de la asignatura, y supone la principal herramienta de comunicación entre el equipo docente, los tutores y los alumnos, así como de los estudiantes entre sí.
- Prácticas presenciales que se programarán dentro del calendario general de prácticas de la Escuela, después de las convocatorias de exámenes, tanto en febrero como en septiembre, y se realizarán en el Laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Control, Telemática y Química Aplicada a la Ingeniería, en Madrid.
- Tutorías con el equipo docente: los martes de 10:00 a 14:00 h durante el periodo en el que se desarrolla la asignatura, en el teléfono 91398 7780 o presencialmente.
- Por correo electrónico: fmur@ieec.uned.es; fgarcialoro@ieec.uned.es.
- Foros del curso virtual en Ágora.
COMPETENCIAS BÁSICAS
CB.1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB.2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB.3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
COMPETENCIAS GENERALES
CG.3 Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
CG.4 Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial
CG.5 Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
CG.6 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.
CG.10 Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS
CEC.6 Conocimientos sobre los fundamentos de automatismos y métodos de control.
(OBSERVACIONES: Memoria del Grado en proceso de revisión)
El estudio de la asignatura permite al alumno adquirir los fundamentos en ingeniería de sistemas y control realimentado, conocer nuevas soluciones en el ámbito de la automatización y control industrial, y emplear este conocimiento para la mejora del sistema productivo. Asimismo, con las limitaciones que implica abordar unos fundamentos de la materia, permitirá evaluar equipos y proyectos de integración de sistemas de automatización industrial.
RA.01 Conocer los fundamentos de los sistemas de automática y contro
RA.02 Evaluar equipos y proyectos de integración de sistemas de automática y control
RA.03 Apreciar nuevas soluciones innovadoras para la aplicación de sistemas de automática y control
RA.05 Identificar las soluciones y aplicaciones de los sistemas de automática y control
RA.06 Analizar de forma autónoma y en grupo distintas soluciones liderando la actividad
RA.08 Determinar las necesidades de instalaciones nuevas y existentes para su instalación
RA.10 Explicar las soluciones adoptadas de una forma clara y concisa
RA.11 Emplear el conocimiento para la mejora del sistema productivo
RA.12 Desarrollar proyectos, guías y actividades encaminadas a la implantación de proyectos industriales
Automatización Industrial
La asignatura se divide en dos bloques temáticos, con la estructura que se muestra a continuación, en donde se indican los capítulos del libro Sistemas de Control Continuos y Discretos de Carlos Valdivia Miranda, en el que están desarrollados los contenidos:
Unidad didáctica 1
En esta unidad se estudian los sistemas continuos de control.
Comienza la asignatura con los fundamentos matemáticos y físicos desde la perspectiva del control de los sistemas dinámicos continuos. Es muy importante para esta parte tener claros los conceptos matemáticos estudiados en asignaturas básicas como Ecuaciones Diferenciales y Física. En el segundo tema se exponen los métodos de representación utilizados en ingeniería de control. A continuación, se analizan los sistemas de control en el dominio temporal, en primer lugar, y en el dominio de la frecuencia en segundo lugar. En ambos casos se desarrollan las acciones de control correspondientes.
TEMA 1.- Introducción a los sistemas continuos de control.
Conceptos generales.
Tipos y clasificación de los sistemas de control.
Características y requisitos de un sistema de control.
Transformada de Laplace.
Transformada inversa de Laplace.
TEMA 2.- Representación y modelado.
Función de transferencia.
Diagrama de bloques.
Sistemas multivariables.
Flujogramas de señal.
Principios de analogía.
Funciones de transferencia de algunos sistemas reales.
TEMA 3.- Análisis de la respuesta temporal. Introducción.
Tipos de entradas y definición de sistemas.
Respuesta temporal de sistemas de primer orden.
Respuesta temporal de sistemas de segundo orden.
Respuesta temporal de sistemas de orden superior.
Características de la respuesta transitoria.
Cálculo de errores en sistemas realimentados.
TEMA 4.- Estudio de la influencia de los polos
Introducción.
Herramientas de análisis.
TEMA 5.- Acciones de control.
Introducción.
Control todo-nada.
Control proporcional.
Control integral.
Control proporcional-integral.
Control derivativo.
Control proporcional-derivativo.
Control proporcional-integral-derivativo.
Control adaptativo.
Ajuste de los controladores.
TEMA 6.-Análisis de la respuesta en frecuencia. Introducción.
Introducción.
Representación gráfica de la respuesta en frecuencia.
Diagrama logarítmico de Bode.
Diagrama polar o de Nyquist.
Diagrama logarítmico de la amplitud en función de la fase o de Nichols.
Ábaco de Black.
TEMA 7.- Compensación de los sistemas de control.
Introducción.
Redes compensadoras.
Compensación por avance de fase.
Compensación por retardo de fase.
Compensación por retardo-avance de fase.
Unidad didáctica 2
En esta unidad se estudian los sistemas discretos de control.
Al igual que en la primera unidad, se abordan en primer lugar los aspectos de representación de los sistemas discretos, para a continuación, hacer un análisis temporal y diseñar los sistemas de control con reguladores discretos.
TEMA 8.- Conceptos generales de los sistemas discretos de control.
Introducción.
El ordenador como elemento de control.
Estructura de un SCD.
Secuencias de ponderación.
Transformada z.
Función de transferencia discreta.
TEMA 9.- Muestreo y reconstrucción de señales.
Introducción.
Muestreo de señales.
Reconstrucción de señales.
Equivalente discreto.
Transformada z modificada.
TEMA 10.- Análisis temporal de los sistemas de control discretos.
Introducción.
Régimen permanente.
Régimen transitorio.
Características temporales.
TEMA 11.- Comportamiento temporal en el plano Z.
Introducción.
Dominio de estabilidad.
Lugar de las raíces.
TEMA 12.- Método de diseño directo de reguladores discretos (TRUXAL).
Introducción.
Elección del modelo.
Condiciones de diseño.
Implementación de reguladores discretos.
Estructuras de programación.
TEMA 13.- Discretización de reguladores continuos.
Introducción.
Método de aproximaciones de la respuesta temporal.
Método de sustitución de operadores
Regulador PID discreto
La metodología de estudio utiliza la tecnología actual para la formación a distancia en aulas virtuales, con la participación del Equipo Docente, los Profesores Tutores y todos los alumnos matriculados. En este entorno se trabajaran los contenidos teórico-prácticos cuya herramienta fundamental de comunicación será el curso virtual, utilizando la bibliografía básica y el material complementario. Esta actividad del alumno en el aula virtual corresponde con un 10% del tiempo total asignado al estudio de la asignatura.
El trabajo autónomo con las actividades de ejercicios y pruebas de autoevaluación disponibles, bajo la supervisión del tutor, con las herramientas y directrices preparadas por el equipo docente completará otro 70% del tiempo de estudio de la asignatura.
Por último esta asignatura tiene programadas unas prácticas con la realización de un ejercicio previo y unas actividades prácticas a realizar en los laboratorios del departamento responsable. Esta actividad formativa representa el 15% del tiempo dedicado a la asignatura. Se recomienda leer detenidamente el apartado de "Prácticas" del curso virtual en aLF.
TIPO DE PRUEBA PRESENCIAL
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| Tipo de examen |
| Tipo de examen |
Examen mixto |
| Preguntas test |
| Preguntas test |
10 |
| Preguntas desarrollo |
| Preguntas desarrollo |
5 |
| Duración |
| Duración |
120 (minutos) |
| Material permitido en el examen |
| Material permitido en el examen |
Calculadora no programable y material de dibujo |
| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
El examen consta de 3 partes:
1ª parte: tipo test con diez preguntas, que se evalua sobre 3 puntos (0,3 puntos la respuesta correcta y -0,15 la respuesta errónea), Las respuestas a este test se marcarán directamente en las hojas de exámen, no precisa de hoja de lectura óptica. Esta parte es eliminatoria siendo necesario responder correctamente al menos 5 preguntas del test para aprobar y para que se revise el resto del examen.
2ª parte: cuatro cuestiones cortas, que se evalúan sobre 4 puntos (1 punto por cuestión correcta).
3ª parte: un problema de desarrollo largo que se evalúa sobre 3 puntos. |
| % del examen sobre la nota final |
| % del examen sobre la nota final |
90 |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC |
5 |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC |
9 |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC |
4 |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
La prueba presencial aportará un 90% de la nota final de la asigantura y las prácticas el 10% restante. |
PRUEBAS DE EVALUACIÓN CONTINUA (PEC)
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| ¿Hay PEC? |
| ¿Hay PEC? |
Si |
| Descripción |
| Descripción |
Habrá dos pruebas de evaluación continua (PEC) a lo largo del curso en fechas cerradas. No hay opciones extraordinarias de cara a la evaluación en septiembre, aunque sí puntuarán las realizadas durante el curso. Estas pruebas serán similares a la prueba presencial, adaptándose a los requisitos de una prueba no presencial en aLF, por lo que constarán de dos pruebas simultáneas: una prueba objetiva de tipo test y una prueba de desarrollo. |
| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
Similares a los aplicados en la prueba presencial. Se especificarán en cada una de las pruebas. |
| Ponderación de la PEC en la nota final |
| Ponderación de la PEC en la nota final |
La nota es aditiva sobre la calificación obtenida en la prueba presencial, aportando a la nora final un 6,6% de la calificación de cada PEC, siempre que se haya aprobado cada una de ellas (calificación mayor o igual a 5).Una parte de la calificación corresponderá al informa tutorial, por asistencia y participación (ya sea de forma presencial en las tutorías o en los foros). |
| Fecha aproximada de entrega |
| Fecha aproximada de entrega |
PEC1: mediados de noviembre PEC2: principios de enero |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
Las fechas concretas para las PEC se publicarán en el curso virtual a principios de curso. Para la realización de las PEC el estudiante dispondrá de un fin de semana, desde el viernes hasta el domingo. |
OTRAS ACTIVIDADES EVALUABLES
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| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? |
| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? |
Si |
| Descripción |
| Descripción |
Prácticas y Prácticas con laboratorios remotos.
Las actividades de prácticas son obligatorias dentro de la asignatura y por tanto deben ser realizadas y aprobadas para superar la asignatura. |
| Criterios de evaluación |
| Criterios de evaluación |
Son evaluables apotando un 10% de la nota final de la asignatura. No aprobar las prácticas supondrá no superar la asignatura, reflejándose como nota máxima de evaluación en la convocatoria correspondiente un 3 (si la nota de la prueba presencial es menor se tomará ésa como calificación final).
Son requisitos para la realización de las práctica presenciales: - Realizar y superar las prácticas en laboratorios remotos con anterioridad a la convocatoria de prácticas.
- Haber superado la primera parte de tipo test de la Prueba Presencia en la misma convocatoria (cinco respuestas correctas) o haber aprobado la prueba presencial (5 puntos o más) en una convocatoria anterior.
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| Ponderación en la nota final |
| Ponderación en la nota final |
10% |
| Fecha aproximada de entrega |
| Fecha aproximada de entrega |
Mediados de febrero o mediados de septiembre. |
| Comentarios y observaciones |
| Comentarios y observaciones |
Las prácticas con laboratorios remotos se realizará durante el curso y se especificarán en el curso virtual de la asignatura al inicio de éste. Las prácticas presenciales están dentro del calendario de prácticas de la Escuela que se publica a principos de curso. Se programan después de las pruebas presenciales correspondientes. En el caso de no aprobar la asigantura, la nota de estas prácticas se guardará en cursos sucesivos. |
¿Cómo se obtiene la nota final?
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Nota Final = [Prueba presencial(si es >=4) + 6,6% PEC1 (si es >5) + 6,6% PEC2 (si es >5)+6,6% InformeTutorial] * 0,9 + calificación de las prácticas * 0,1, máximo 10 puntos. |
El texto de Carlos Valdivia Miranda comprende todo el desarrollo teórico de la asignatura. Además en él se pueden encontrar algunos ejemplos y ejercidos resueltos que ayudan al estudio de la asignatura. Sin embargo como apoyo y complemento, el libro de Antonio Barrientos aporta una colección de problemas resueltos de diversa complejidad que da una visión más amplia de las técnicas de control y permite preparar mejor la asignatura. Este texto se encuentra dentro de la bibliografía complementaria.
Por otra parte, son muy interesantes los ejercicios que se desarrollan en Matlab en el texto de Valdivia, ya que el trabajo de prácticas que hay que desarrollar está basado en software de simulación de sistemas de "tipo Matlab".
Si se desean otros textos de apoyo a la asignatura con problemas resueltos, cualquiera de los siguientes es válido:
- Barrientos, A.; Sanz, R.; Matía, F. y Gambao E.: Control de sistemas continuos. Problemas Resueltos. McGraw-Hill.
- Aracil, R. y Albertos, P.: Problemas de Regulación Automática. Sección de Publicaciones ETSII. UPM, 1993.
- Di Stefano; Stubbgeud y Williams: Retroalimentación y sistemas de control. Serie Schaum, McGraw-Hill, 1992.
- Gil Aparicio, A.y Reinoso García, O.: Problemas Resueltos de Sistemas de Control. Editorial UNIVERSIDAD MIGUEL HERNÁNDEZ
- Reinoso García, O.; Sebastian y Zúñiga, J. M.; Torres Median, F. y Aracil SAntonja, R.: Control de Sistemas Discretos. McGraw-Hill, 2004.
Es obligatorio realizar prácticas de laboratorio de esta asignatura.
La información general y calendarios acerca de las prácticas de laboratorio de todas las asignaturas de Grado se encuentra en la página web de la Escuela, esa información general se particulariza en el curso virtual de esta asignatura.
PRÁCTICAS
Esta asignatura tiene prácticas presenciales obligatorias evaluables, que se realizarán en el laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Control, Telemática y Química Aplicada a la Ingeniería de la Escuela de Ingenieros Industriales de la UNED en Madrid, (CL Juan del Rosal 12, Ciudad Universitaria). La duración de las prácticas presenciales es de 4 horas en horarios de mañana de 10 a 14h y de tarde de 16 a 20h.
Los calendarios para la realización de las prácticas se publicarán con suficiente antelación en la Web de la Escuela.
Los periodos de prácticas se programan durante las semanas siguientes a las pruebas presenciales, tanto en febrero como en septiembre.
Para realizar las prácticas es obligatorio:
- Presentarse a la prueba presencial y superar la primera parte de tipo test, de la convocatoria correspondiente (de febrero o septiembre, para realizar la práctica en febrero o septiembre), o tener esta prueba superada en una convocatoria anterior. El objeto de esta medida es que el alumno sea capaz de comprender y asimilar la actividad que se realiza durante las prácticas, al haber preparado previamente la asignatura.
- Realizar y superar el trabajo previo de prácticas. Este trabajo consiste en la realización de unas prácticas a distancia con los laboratorios remotos de que dispone el Departamento. Una vez recibida la memoria del trabajo, el equipo docente lo evaluará y se comunicará el día de realización de las prácticas en la mayor brevedad posible.
No podrán realizar las prácticas los alumnos que no cumplan estos requisitos.
Para cada convocatoria (febrero y septiembre) el equipo docente organizará los grupos en los días establecidos en el calendario de prácticas, que serán asignados tras la corrección de las prácticas en laboratorios remortos (trabajo previo). Es posible cambiar el grupo de prácticas asignado justificándolo razonablemente.
Las prácticas se realizarán en grupos de dos personas, pudiendo utilizarse cualquier material, como libros, calculadoras, material de dibujo, etc. En cada una de las sesiones de mañana y tarde se entregará un guión de prácticas para cumplimentar conforme se realiza la práctica, entregándolo al finalizar la sesión correspondiente.
Toda la gestión de estas prácticas la realiza el equipo docente del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Control, Telemática y Química Aplicada a la Ingeniería.
Como materiales adicionales para el estudio de la asignatura se ofrece en el curso virtual:
- Esta guía de estudio de la asignatura.
- Pruebas de evaluación a distancia.
- Enunciados y soluciones de ejercicios teórico-prácticos que el alumno puede usar como ejercicios de autoevaluación, incluyendo exámenes resueltos de anteriores convocatorias.
- Lista de preguntas frecuentes, que recogen dudas de años anteriores.
- MATLAB.
Los alumnos que dispongan de un ordenador personal podrán instalarse el software de simulación que se utilizará en el curso.
