ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299005 - CONTROL ANALÓGICO PERÍODO 2012-II GUÍA DE PROYECTO FINAL GUÍA DE ACTIVIDADES Actividad No. 11 PROYECTO EVALUACIÓN NACIONAL (CURSO EVALUADO POR PROYECTO)
Nombre del curso: Control Analógico Temáticas revisadas: Unidad 1: Análisis y Diseño de Sistemas de Control SISO Unidad 2: Diseño e Implementación de Sistemas de Control Objetivos: • Analizar el comportamiento de un sistema a lazo abierto y a lazo cerrado bajo entradas impulso y escalón • Establecer la estabilidad de un sistema bajo el criterio de Routh-Hurwitz • Diseñar un controlador PID para un sistema determinado con el fin de cumplir parámetros solicitados Aspectos generales del proyecto: • El curso Control Analógico no será evaluado mediante la prueba final de carácter objetivo (Examen final), el estudiante no tiene la opción de presentar la prueba única del 100% • El 40% de la nota final se obtendrá de la presentación y entrega del presente proyecto. • En la circular 400-045 del 14 de septiembre del 2010, se indica lo siguiente: “Se transcribe la decisión que el Consejo de la ECBTI en sesión del 29 de julio del 2010 tomó en relación con la habilitación de los cursos metodológicos y los que tienen evaluación por proyecto: 1. Los cursos metodológicos no serán habilitables y 2. Los cursos evaluados por proyectos no serán habilitables ni podrán ser evaluados mediante prueba única. Estrategia de aprendizaje: Aprendizaje basado en proyectos
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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299005 - CONTROL ANALÓGICO PERÍODO 2012-II GUÍA DE PROYECTO FINAL Espacio para el desarrollo del proyecto: Foro Act 11: Proyecto Final Cada integrante del grupo debe ingresar permanentemente a ese espacio durante el tiempo establecido en la agenda para el desarrollo del proyecto
Puntaje máximo: 200 puntos / 500 puntos totales
Guía de actividades: El grupo colaborativo debe resolver los siguientes puntos:
1. Un sistema que controla una planta de temperatura dentro de un proceso industrial tiene la siguiente estructura:
Modelar el sistema en lazo abierto (sin realimentación), donde se involucren solamente el regulador y la planta. Se sugiere el uso de Matlab, scilab u otro software que esté a su alcance. Una vez realizado esto, se debe variar la ganancia del regulador de forma sistemática y observar la respuesta del sistema cuando la entrada C(s) es un escalón y cuando es un impulso. Se deben tomar pantallazos de las diferentes respuestas, y completar la siguiente tabla con los valores de K indicados.
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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299005 - CONTROL ANALÓGICO PERÍODO 2012-II GUÍA DE PROYECTO FINAL Valor de K
ENTRADA
1
IMPULSO
1
ESCALON
3
IMPULSO
3
ESCALON
6
IMPULSO
6
ESCALON
9
IMPULSO
9
ESCALON
IMAGEN DE LA RESPUESTA (PANTALLAZO)
Tabla 1. Respuesta del Sistema en Lazo Abierto
Posteriormente, se debe modelar el sistema realimentado (lazo cerrado) donde se involucren el regulador, la planta y el sensor como originalmente se encuentra. De igual forma, realizar la variación de la ganancia del regulador con entradas impulso y escalón y completar la siguiente tabla
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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299005 - CONTROL ANALÓGICO PERÍODO 2012-II GUÍA DE PROYECTO FINAL Valor de K
ENTRADA
1
IMPULSO
1
ESCALON
3
IMPULSO
3
ESCALON
6
IMPULSO
6
ESCALON
9
IMPULSO
9
ESCALON
IMAGEN DE LA RESPUESTA (PANTALLAZO)
Tabla 2. Respuesta del Sistema en Lazo Cerrado
Responder las siguientes preguntas: • ¿Qué efectos produce en la salida la variación de la ganancia del regulador en lazo abierto ante una entrada escalón? • ¿Qué efectos produce en la salida la variación de la ganancia del regulador en lazo abierto ante una entrada impulso? • ¿De qué manera influye la ganancia K en la estabilidad del sistema? • ¿De qué manera influye la ganancia K en el tiempo de asentamiento de la respuesta del sistema? • ¿Cuál es la influencia de la realimentación en la estabilidad del sistema?
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2. Utilizando el criterio de Routh-Hurwitz, especificar el rango de K para el cual el siguiente sistema es estable
Se debe especificar todo el procedimiento empleado, incluyendo la forma de calcular el arreglo de Routh-Hurwitz
3. Diseñar un controlador PID para una planta con la siguiente función de transferencia (utilizar realimentación unitaria en el lazo de control):
El diseño se debe elaborar de tal forma que el sistema ya realimentado obtenga una respuesta con las siguientes características: • Tiempo de establecimiento menor a 3 segundos • Sobreimpulso menor al 8% Utilizar el método deseado para el diseño. Se debe especificar todo el procedimiento empleado en el cálculo de las constantes del controlador y su respectiva sintonización. Modelar en matlab, scilab u otros cuando sea necesario y finalmente, el controlador diseñado debe aplicarse a la planta modelando el lazo de control en el software y mostrando su respectiva respuesta.
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Especificaciones del documento final: 1. Portada 2. Introducción 3. Desarrollo del primer punto 4. Desarrollo del segundo punto (cálculos, arreglo de Routh-Hurwitz, explicación) 5. Desarrollo del tercer punto (cálculo de constantes, explicación, gráficas, etc) 6. Conclusiones (mínimo 5) 7. Bibliografía
Especificaciones del archivo a entregar El desarrollo de los puntos junto con los demás ítems anteriormente citados, se debe realizar en un archivo formato pdf. Adicional a ello, se debe entregar un archivo de matlab (simulink) de extensión .mdl o en su defecto el que genere scilab o el software empleado, con el diseño del tercer punto; con dicho archivo se corroborará la información que se entrega en el pdf y se analizará si el controlador cumple con el diseño propuesto. Los dos archivos finales (pdf y modelo en software) se deben entregar en una carpeta comprimida que deberán nombrar de la siguiente manera: Grupo_xxx_proyecto final_control analogico
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Rúbrica de Evaluación Item Evaluado
Participación en el proyecto
Valoración Baja
Valoración Media
Valoración Alta
El estudiante nunca participó del trabajo en equipo dentro del foro asignado
El estudiante participó del trabajo en equipo, pero sus aportes no fueron significativos y/o no fueron pertinentes al proyecto
El estudiante participó de manera pertinente en la actividad.
(0 puntos)
(40 puntos)
Máximo Puntaje
40
(15 puntos)
Estructura del Informe
El equipo no tuvo en cuenta las normas básicas para la construcción del informe (5 puntos)
Aunque el documento presenta una estructura base, la misma carece de algunos elementos del cuerpo solicitado
El documento presenta una excelente estructura y contiene todos los puntos solicitados en la guía.
20
(20 puntos) (10 puntos)
Archivo adjunto (software)
El grupo colaborativo no adjuntó el archivo soporte del punto 3 del proyecto, creado en el software empleado
Aunque el grupo colaborativo adjuntó el archivo soporte del punto 3, al corroborar el diseño éste no cumplió con lo propuesto
El grupo colaborativo adjuntó el archivo soporte del punto 3, cumpliendo con los parámetros del diseño propuesto. (15 puntos)
(0 puntos)
(8 puntos)
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Desarrollo del punto 1
En el informe entregado en pdf, no se relacionó el desarrollo del punto 1 (0 puntos)
Desarrollo del punto 2
En el informe entregado en pdf, no se relacionó el desarrollo del punto 2 (0 puntos)
Desarrollo del punto 3
En el informe entregado en pdf, no se relacionó el desarrollo del punto 3 (0 puntos)
Referencias
Se desarrolló el El grupo desarrolló punto 1, pero su de manera correcta procedimiento el punto 1 presenta falencias (30 puntos) o está incompleto (15 puntos) Se desarrolló el El grupo desarrolló punto 2, pero su de manera correcta procedimiento el punto 2 presenta falencias (30 puntos) o está incompleto
30
(15 puntos)
Se desarrolló el El grupo desarrolló punto 3, pero su de manera correcta procedimiento el punto 3 presenta falencias (50 puntos) o está incompleto
50
(30 puntos)
El documento no Se maneja de El manejo de citas y presenta manera referencias es referencias inadecuada el uso satisfactorio bibliográficas o de citas y (15 puntos) cibergráficas referencias (5 puntos)
30
15
(10 puntos)
TOTAL DE PUNTOS POSIBLES
200
NOTA: ESTUDIANTE QUE NO PARTICIPE EN EL PROYECTO FINAL, SU CALIFICACIÓN EN EL 40% SERÁ 0.0
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