101411 - CONTROL Y SIMULACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES

Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Julián Horrillo Tello

trimestre: Primer trimestre

Créditos: 6

El idioma de uso habitual del profesor es el catalán. Sin embargo, el inglés y el castellano pueden ser usados ​​por profesor y estudiantes sin restricción alguna, atendiendo a la normativa del Tecnocampus.  

Se complementa el que se ha visto hasta ahora, en cuanto al análisis y diseño de sistemas de control, introduciendo los modelos en Variable de Estado y el diseño de sistemas de control para estos modelos. Igualmente se trata el caso de diseño de algunos controladores no lineales como es el caso de controladores difusos y se estudia también algunas estructuras de control que no se habían tratado específicamente en las materias anteriores.

Se trabaja en la Simulación aplicada a modelos de sistemas principalmente no lineales, como primera gran línea de trabajo. Se verán dos tipos de simulación digital: la Simulación de Sistemas Dinámicos y la orientada a los Sistemas de Eventos Discretos.

Es recomendable haber cursado la asignatura de control digital de sistemas. 

Al final de la asignatura el estudiante:

1. Es capaz de llevar a cabo el análisis de sistemas físicos complejos. (CE26)
2. Construye modelos matemáticos de forma escalada a partir de sistemas reales. (CE25)
3. Diseña controladores a partir de especificaciones o demandas del usuario. (CE25, CE26)
4. Usar simuladores digitales en el proceso de validación de los modelos y controladores. (CE25)
5. Conoce y usa técnicas avanzadas en el control de procesos. (CE26)

La asignatura consta de dos sesiones semanales de teoría y una sesión semanal de tipo práctico, que se hará en los laboratorios correspondientes. En los laboratorios, los estudiantes trabajarán en equipos de dos o tres personas.

El grupo grande trabajará en el aula donde habrá sesiones de tipo expositivo por parte del profesor y sesiones de trabajo en grupos parciales y puesta en común. Para algunos trabajos en el aula será necesario disponer de un equipo informático individual para el seguimiento de los procedimientos de trabajo.

Los alumnos dispondrán de documentación para seguir la asignatura del tipo: transparencias, ejercicios propuestos y resueltos, gráficas y tablas de especificaciones y manuales de usuario de sistemas y programas.

Los alumnos tendrán que dedicar un tiempo adicional no presencial, muy superior al presencial, a la preparación de ejercicios, prácticas y pruebas escritas y/u orales que a veces se tendrán que llevar a cabo conjuntamente dentro de un equipo con otras personas .

Tema 1: Modelos y controladores en Variable de Estado

Modelización. Método de Euler-Lagrange. 

Ecuaciones de Estado. Solución en las ecuaciones de estado. Lazo cerrado. Control por Retorno de estado y Asignación de polvo.

Observadores. Control por Retorno de Estado + Observador.

Sistemas aumentados. Incorporación de un integrador. Control por retorno de estado con y sin observador para sistemas con integrador.

Caso de sistemas discretos. Diferentes tipos de observadores para sistemas discretos. Implementación de los controladores anteriores por el caso de sistemas discretos

Tema 2: Diseño de controladores no lineales: Control Difuso.

Lógica Difusa. Funciones de pertenencia. Variables lingüísticas. Reglas de producción difusa. Métodos de Fuzzyficación y Defuzzuficación. Aplicaciones en diseño de controladores difusos. Utilización del Matlab.

Tema 3: Estructuras de Control. Herramientas de análisis y diseño de sistemas no lineales.

Estructuras de Control. Control en Cascada. Control FeedForward. Control Ratio. Control Split Range. 

Tema4: Simulación de Procesos Continuos

Modelos de Sistemas, Simulación, Proyecto de Simulación, Tipo de Simuladores. Simuladores Digitales. Métodos de Integración. Utilización de entornos de simulación para el diseño de sistemas de control.

Tema5: Simulación de Sistemas de eventos discretos.

Características generales de un modelo orientado a Eventos Discretos. Utilización de variables aleatorias. Sistemas de Tareas y Colas. Indicadores de las prestaciones de un sistema de eventos discretos. Utilización de Sistemas de eventos discretos.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO 

Primera parte. Control de estado y Fuzzy:

Actividad 1: P1 Modelización del sistema a partir de variables de estado. Control de sistemas modelizados en forma de variable de estado. Control por retorno de estado. Retorno de estado + observador. Trabajo en torno Matlab- Simulink. Implementación con el Real Time Workshop del Matlab sobre un sistema de velocidad y posición de un Motor. [Relacionada con las Competencias CB5, E25 y E26; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2, 3, 4 y 5].

Actividad 2: P2 Diseño de controladores difusos en entorno Matlab-Simulink. Implementación con el Real Time Workshop del Matlab sobre un sistema de velocidad y posición de un Motor. [Relacionada con las Competencias CB5, E25 y E26; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2, 3, 4 y 5].

Segunda parte. simulación

Actividad 3: P3 Introducción a la Simulación Digital de Sistemas Dinámicos. Simulación de sistemas no lineales sencillos. Modelo matemático expresado en forma de ecuaciones diferenciales con no linealidades. Codificación y simulación. ECOSIMPRO. [Relacionada con las Competencias CB5, y E25; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2 y 4].

Actividad 4: P4 Simulación Digital de Sistemas Dinámicos complejos. Utilización de diferentes simuladores. Linealización de sistemas. ECOSIMPRO, SIMULINK. [Relacionada con las Competencias CB5, y E25; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2 y 4].

Actividad 5: P5 Simulación de sistemas de evento discretos. A mano y utilizando una hoja de cálculo. Utilización de un simulador específico de SED. Simulación de un servidor simple con una cola. Indicadores estadísticos. ARENA. [Relacionada con las Competencias CB5, y E25; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 2 y 4].

Actividad 6: P6 Simulación de sistemas de evento discretos. Simulación de tareas en serie, paralelo, mixtas con colas conjuntas o únicas. Reglas de selección. ARENA. [Relacionada con las Competencias CB5, y E25; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 2 y 4].

Actividad 7: P7 Simulación de sistemas de evento discretos. Modificación dinámica de las tareas durante la simulación. Variables y parámetros externos. Datos: ajuste de distribuciones estadísticas. ARENA [Relacionada con las Competencias CB5, y E25; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 2 y 4].

Actividad 8: PRIMER EXAMEN

Temas de Control. Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en todos los temas: 1,2, 3.  [Relacionada con las Competencias CB5, E25 y E26; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2, 3, 4 y 5].

Actividad 9: SEGUNDO EXAMEN

Temas de Variable de estado, Control Fuzzy y de Simulación. Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en los temas 1,2, 3, 4 y 5.  [Relacionada con las Competencias CB5, E25 y E26; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2, 3, 4 y 5].

Actividad 10: TRABAJOS y EJERCICIOS

Realizados en el aula o fuera del aula de forma individual o en grupo.  [Relacionada con las Competencias CB5, E25 y E26; Evidencia del Resultado de Aprendizaje 1, 2, 3, 4 y 5].

Contribución de las actividades evaluables:

Nota Final = 0.65 Nota Exámenes + 0.25:0.1 Nota Prácticas + XNUMX Nota Ejercicios

Nota Exámenes = Max (0.4 Primer Examen + 0.6 Segundo Examen, Segundo Examen)

El Primer Examen comprende los temas 1, 2, y 3

El Segundo Examen comprende todos los temas de la asignatura: 1,2, 3, 4 y 5

La nota del Segundo Examen debe ser igual o superior a 4 para poder hacer esta media, si no es así la NotaFinal será sólo la del SegonExamen.

La nota de prácticas debe superar el 4; si no lo hace la nota de prácticas pasa a ser la nota final de toda la asignatura. 

Francisco Vazquez (2010), Introducción al modelado y simulación con ecosimpro. PEARSON. ISBN-10: 8483226812, ISBN-13: 978-848322681

Kelton, Sadowski and Sturrock (2007), Simulation with Arena, McGraw-Hill International Edition. ISBN-13: 978-0-07-110685-6. ISBN-10: 0-07-110685-5. 

Franklin, Gene F. / Powell, J. David / Emami-Naein, Abbas (2010). Feedback control of dynamic systems. 6th. Pearson. ISBN 9780136019695. 

Franklin, Gene F. / Powell, J. David / Workman, Michael L. (1992) Digital control of dynamic systems. 2ª ED. Addison-Wesley. ISBN 0201119382. 

Guasch A., Piera MA, Casanovas J., Figueras J. (2003), Modelado y simulación: aplicación a procesos logísticos de fabricación y servicios, Ediciones UPC. ISBN: 8483017040

Cellier, François E. (1991) .. Continous System Modeling. Springer-Verlag, ISBN 0387975020.¿