FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA,

ELECTRONICA Y MECATRONICA

CONTROL DIGITAL

INFORMACION GENERAL:

C�digo:04273     Nombre:   Control Digital       Nivel:09          Area: Control           Profesor:     Ing. Jorge E. Duque

OBJETIVOS:

• Estudiar el control de procesos por computador utilizando la teor�a de los sistemas lineales en tiempo discreto y las variables de estado en sistemas de control realimentado.

• Estudiar y analizar las diversas t�cnicas para el dise�o de controladores digitales, mediante el uso del computador como herramienta de c�lculo y simulaci�n.

• Dise�ar controladores digitales y aplicar m�todos de optimizaci�n de la respuesta del sistema de control.

JUSTIFICACION:

La utilizaci�n de los controladores digitales en sistemas de control ha registrado un considerable aumento en los �ltimos a�os. Adem�s, muchos sistemas de control han incorporado las computadoras como parte esencial de dicha operaci�n de control, con el fin de elevar la productividad, lograr mayor eficacia, obtener mayores beneficios y m�nimo uso de energ�a. El bajo costo de estos equipos permite su utilizaci�n en el control de sistemas de peque�a escala a precios competitivos.

En el campo de control, las computadoras se utilizan para dos fines concretos. En primer lugar, para el an�lisis y s�ntesis de sistemas de control, utiliz�ndose como herramientas para la simulaci�n y el c�lculo de reguladores digitales; y en segundo lugar, para la implementaci�n de los propios sistemas de control por computadora.

TEMAS GENERALES:

1.INTRODUCCI�N A LOS SISTEMAS DE CONTROL EN TIEMPO DISCRETO.

Introducci�n. Tipos de se�ales. Sistemas de control digital. Definici�n de t�rminos: Muestreador y retenedor, convertidor an�logo-digital y digital -an�logo. Cuantificaci�n y error de cuantificaci�n. Sistemas de adquisici�n, conversi�n y distribuci�n de datos. Multiplexor. Demultiplexor. Circuitos de muestreo y retenci�n. Tipos de convertidores A/D.

2. TRANSFORMADA Z

Definici�n de transformada z. Transformada z de funciones elementales. Propiedades y teoremas importantes. La transformada z inversa. Expansi�n en fracciones parciales. M�todo de la integral de inversi�n. Soluci�n de ecuaciones en diferencias.

3. SISTEMAS MUESTREADOS

Muestreo mediante impulsos y retenci�n de datos. Circuitos para la retenci�n de datos. Retenedor de orden cero. Funci�n de transferencia de un retenedor de orden cero. Retenedor de primer orden. Reconstrucci�n de se�ales . Teorema del muestreo. Filtro pasabajas ideal. Respuesta en frecuencia de un retenedor de orden cero. Aliasing. Oscilaciones escondidas

4. EQUIVALENTES DISCRETOS DE FUNCIONES CONTINUAS

Funci�n de transferencia discreta. Diagramas de bloques. M�todos de integraci�n: Backward, Forward y Bilineal. Emparejamiento de polos y ceros. Hold equivalente. PID digitales. Filtros digitales. M�todos de programaci�n .

5. AN�LISIS Y ESTABILIDAD DE SISTEMAS DISCRETOS

Errores en r�gimen permanente. Equivalencia entre el plano s y el plano z. Comportamiento din�mico de sistemas discretos. Especificaciones de los sistemas de control. Estabilidad en sistemas discretos.

6. DISE�O DE SISTEMAS DE CONTROL POR M�TODOS CONVENCIONALES

Dise�o utilizando emulaci�n. Dise�o en el plano z utilizando lugar de ra�ces. M�todos de respuesta en frecuencia con transformada z.

7 . DISE�O DE SISTEMAS DE CONTROL POR ESPACIO DE ESTADO  

Representaci�n en espacio de estado de sistemas en tiempo discreto. Estabilidad de Liapunov. Controlabilidad. Observabilidad. Dise�o por ubicaci�n de polos. F�rmula de Ackerman. Observadores de Estado. Introducci�n de las entradas de referencia.