“Modelado de sistemas dinámicos”, de 6 créditos, tiene carácter optativo y se imparte en el primer cuatrimestre.

El modelado matemático y la simulación por ordenador se emplean en todas las disciplinas de la Ingeniería y la Ciencia. En el ámbito del control de procesos, se emplean en la investigación y desarrollo de los procesos, en el diseño y evaluación de las plantas y los controladores, en el desarrollo de herramientas de entrenamiento, y en el análisis y optimización de los procesos una vez la planta está en operación.

La asignatura Modelado de Sistemas Dinámicos aborda la construcción de modelos matemáticos para simulación por ordenador útiles en el ámbito del control de procesos. Los modelos son formulados aplicando los principios básicos de la física. Se discute el modelado de sistemas eléctricos, mecánicos, térmicos, hidráulicos, químicos y termodinámicos, resaltando las analogías existentes entre las leyes físicas en los diferentes dominios. Los modelos están descritos mediante ecuaciones diferenciales, algebraicas y eventos discretos, es decir, se trata de modelos DAE híbridos.

El diseño de los modelos se realiza aplicando la metodología del modelado orientado a objetos. Esta metodología facilita la creación de librerías de modelos que resulten fácilmente reutilizables en diferentes contextos. Asimismo, se describen aquellos aspectos de su simulación que deben ser tenidos en cuenta al diseñar los modelos, incluyendo las manipulaciones simbólicas previas a la resolución numérica (partición, reducción de índice, tearing de lazos algebraicos, etc.), así como el algoritmo para la simulación de modelos DAE híbridos. Finalmente, se explican procedimientos para la estimación y validación de los modelos empleando datos obtenidos del sistema real.

Competencias. Esta asignatura contribuye a que el alumno adquiera las competencias siguientes:

• Competencias generales: gestión y planificación (CG1), cognitivas superiores (CG2), expresión y comunicación (CG4), uso de herramientas y recursos de la sociedad de la información (CG5), compromiso ético (CG7).
• Competencias específicas disciplinares (saber): técnicas de modelado experimental de procesos (CED7), exposición y presentación de resultados de investigación (CED19), técnicas de identificación de sistemas (CED29), técnicas y herramientas de simulación de sistemas (CED31), y análisis y validación de sistemas mediante simulación (CED32).
• Competencias específicas disciplinares (saber hacer): abordar el tratamiento de procesos industriales de distinta tecnología (CEP10), analizar y evaluar modelos de distinta naturaleza (CEP26).

Relación con otras asignaturas. Las asignaturas “Modelado de sistemas dinámicos” y “Simulación de sistemas” abordan aspectos complementarios del modelado orientado a objetos de sistemas físicos. Los fundamentos y metodologías explicadas en “Modelado de sistemas dinámicos” sirven de base para entender las técnicas de diseño y programación de modelos explicadas en “Simulación de sistemas”.

Los requeridos para el acceso al máster. Conocimiento del idioma inglés al nivel de lectura comprensiva de textos técnicos.

Las consultas pueden dirigirse al Equipo Docente por cualquiera de los métodos siguientes:

• Mediante correo electrónico (aurquia@dia.uned.es, carla@dia.uned.es, marubio@dia.uned.es, vsanz@dia.uned.es).
• A través de los foros del curso virtual de la asignatura.
• Por teléfono, llamando en el horario de atención al alumno que se indica a continuación. Prof. A. Urquía, tel. 91 398 8459, cualquier martes lectivo entre las 10h y las 14h. Prof. C. Martín, tel. 91 398 8253, cualquier martes lectivo entre las 10h y las 14h. Prof. M.A. Rubio, tel. 91 398 7154, cualquier miércoles lectivo de 10 a 12h y de 15 a 17h. Prof. V. Sanz, tel. 91 398 9469, cualquier lunes lectivo de 10 a 12h y de 14 a 16h.
• Acudiendo personalmente a la E.T.S.I. Informática de la UNED. En este caso, el alumno debe previamente concertar una cita con el Equipo Docente.
• Mediante correo postal, que debe dirigirse a la dirección:

Alfonso Urquía
Departamento de Informática y Automática
E.T.S. de Ingeniería Informática, UNED
Juan del Rosal 16
28040 Madrid, España

Competencias Básicas:

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales:

CG01 - Adquirir capacidad de iniciativa y motivación; planificación y organización; y manejo adecuado del tiempo.

CG02 - Ser capaz de seleccionar y manejar adecuadamente los conocimientos, recursos y estrategias cognitivas de nivel superior apropiados para el afrontamiento y resolución de diverso tipo de tareas/problemas con distinto nivel de complejidad y novedad: análisis y síntesis.

CG03 - Ser capaz de aplicar los conocimientos a la práctica y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos.

CG04 - Ser capaz de desarrollar pensamiento creativo, razonamiento crítico y tomar decisiones

CG05 - Ser capaz de seguir, monitorizar y evaluar el trabajo propio o de otros, aplicando medidas de mejora e innovación.

CG06 - Ser capaz de comunicarse y expresarse, tanto oralmente como por escrito, en castellano y otras lenguas, con especial énfasis en inglés

CG07 - Desarrollar capacidades en comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica

CG08 - Ser capaz de utilizar las herramientas y recursos de la Sociedad del Conocimiento: manejo de las TIC, búsqueda de información relevante, gestión y organización de la información, recolección de datos, el manejo de bases de datos y su presentación.

Competencias Específicas:

CE01 - Abordar el tratamiento de procesos industriales, aeronáuticos o navales de distinta tecnología (mecánicos, electrónicos, sociales, ...) recurriendo a diferentes soluciones.

CE02 - Montar sistemas de control sobre procesos reales, incluyendo sensores, actuadores, fusión de datos, comunicaciones, microcontroladores, etc.

CE03 - Ser capaz de realizar búsquedas bibliográficas y de documentación técnica para la resolución de problemas

Una vez cursada la asignatura, el alumno deberá ser capaz de:

• Realizar modelos matemáticos basados en principios físicos de sistemas multi-dominio.
• Discutir los fundamentos del modelado orientado a objetos y aplicar esta metodología al diseño de librerías de modelos.
• Discutir las transformaciones que deben realizarse sobre la descripción orientada a objetos de un modelo dinámico híbrido, como paso previo a su resolución numérica. Realizar manualmente dichas transformaciones sobre modelos de pequeña dimensión.
• Discutir la descripción formal de modelos DAE híbridos y el algoritmo para su simulación. Escribir la descripción formal y plantear el algoritmo de simulación de modelos de pequeña dimensión. 

La asignatura podrá cursarse completamente a distancia.

En el curso virtual de la asignatura en la plataforma Alf está disponible la guía del curso, en la cual se proporcionan orientaciones para el estudio.

En el curso virtual se indica cómo descargar el material docente.

El material docente consiste en el texto base y material de apoyo (una selección de textos y artículos). Todo ello se entrega en formato electrónico. También se entregará material complementario, cuyo uso es opcional.

El alumno trabajará de manera autónoma con el texto base y el material de apoyo, pudiendo recurrir al equipo docente para resolver las dudas que pudieran plantearse. Asimismo, podrá comunicarse con otros alumnos a través de los foros del curso virtual.

El texto base ha sido elaborado específicamente para la enseñanza a distancia, de tal manera que va guiando al alumno en el estudio de la teoría y los casos prácticos, la realización de los ejercicios de autocomprobación, y en el empleo del material de apoyo (de estudio obligatorio) y complementario (de uso opcional).

En cada tema del texto base se detallan los objetivos docentes, se explican los contenidos y se ilustran mediante ejemplos, se plantean ejercicios de autocomprobación y se discute su solución, y se proponen actividades complementarias voluntarias para aquellos alumnos que deseen continuar profundizando en el tema.

Se recomienda ir trabajando los temas en el mismo orden en que aparecen en el texto base, ya que los conceptos expuestos en un tema frecuentemente están basados en los presentados en temas anteriores. Al final de cada tema del texto base se propone una serie de ejercicios de autocomprobación. Intente realizar por sí mismo los ejercicios de un tema antes de pasar al siguiente, comprobando sus soluciones con las proporcionadas en el texto base.

Al comienzo del cuatrimestre, a través del curso virtual, el equipo docente propondrá una planificación temporal orientativa para el estudio de la asignatura. El seguimiento de esta planificación por parte del alumno es opcional.

A modo de orientación, la distribución del esfuerzo del alumno en esta asignatura es la siguiente: estudio de contenidos teóricos (30%), realización de actividades prácticas (55%) y trabajo directamente evaluable (15%).

El trabajo directamente evaluable comprende la realización de: (1) los ejercicios de evaluación; (2) el trabajo práctico; y (3) la presentación y defensa del trabajo práctico. Véase el apartado "Sistema de evaluación".

Si se ha matriculado también de la asignatura Simulación de Sistemas, complete primero el estudio de la asignatura Modelado de Sistemas Dinámicos y a continuación estudie Simulación de Sistemas.

El texto base,

Alfonso Urquía y Carla Martín; “Modelado orientado a objetos y simulación de sistemas físicos”; Documento en formato pdf.

y el material de apoyo (una selección de artículos y libros en formato electrónico) son suficientes para preparar la asignatura. Estarán a disposición del alumno en formato electrónico, de modo que pueda descargarlos gratuitamente.

Se pondrá a disposición del alumno material complementario, de uso opcional, de modo que aquellos alumnos que voluntariamente deseen profundizar en alguno de los temas puedan descargarlo. En el texto base de la asignatura se proporcionarán orientaciones acerca del empleo del material complementario.

Los recursos con los que cuenta el alumno son: (1) la guía del curso; (2) el texto base y el material de apoyo, ambos de uso obligatorio; (3) el material complementario, de uso optativo; (4) la comunicación con el Equipo Docente; y (5) la comunicación con otros alumnos a través de los foros del Curso Virtual.

El texto base y el material de apoyo son suficientes para alcanzar los objetivos docentes planteados en la asignatura. Por otra parte, las orientaciones dadas en el texto base acerca del uso del material complementario permiten profundizar, de manera guiada, en el conocimiento de la materia a aquellos alumnos que voluntariamente deseen hacerlo.