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Curso : 2019/2020

532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial

60805 - Diseño electrónico y control avanzado


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
60805 - Diseño electrónico y control avanzado
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
532-Primer semestre o Segundo semestre
107-Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1.Información Básica

1.1.Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

En esta asignatura se ofrece una visión integradora, donde se desarrollan las técnicas avanzadas de dos disciplinas: el control y el diseño de sistemas electrónicos basados en circuitos analógicos, digitales y de potencia. Para ello se parte de las aplicaciones y funciones básicas de cada disciplina, se introduce un diseño de control basado en un problema real y se ofrece una panorámica de la implementación electrónica de las técnicas de control en un circuito.

1.2.Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Actualmente no se concibe ningún sistema o proceso industrial sin la intervención de sistemas electrónicos para el sensado de variables (instrumentación electrónica), procesamiento de la información (electrónica digital) y manejo de actuadores (electrónica de potencia). Tampoco se puede analizar este tipo de sistemas o procesos sin la correspondiente base teórica y técnicas de análisis de la teoría de control. En esta asignatura se completa la panorámica de la electrónica (ramas digital y analógica) y de la teoría de control iniciada con las asignaturas fundamentales de control y electrónica.

1.3.Recomendaciones para cursar la asignatura

Esta asignatura se plantea dentro del master de Ingeniería Industrial para complementar los conocimientos y capacidades de los alumnos en los campos de Electrónica y Control de Sistemas. Los alumnos de este master son graduados que han cursado asignaturas en las que se presentan las bases de estas materias. Aquellos alumnos que por su grado de origen no las han cursado están obligados a cursar dos asignaturas de 6ECTS cada una relacionadas, una con Electrónica digital y de potencia y otra con el Control de sistemas y automatización. Por tanto todos los alumnos que vean esta asignatura habrán cursado asignaturas científicas, matemáticas y física así como las asignaturas de electrónica y control necesarias para cursar esta.

2.Competencias y resultados de aprendizaje

2.1.Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Competencias Generales:

1. Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de: métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc (CG1)

2. Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas (CG2)

3. Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos (CG4)

4. Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares (CG8)

5. Ser capaz 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 (CG9)

6. Saber comunicar las conclusiones –y los conocimientos y razones últimas que las sustentan– a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades (CG10).

7. Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando de un modo autodirigido o autónomo (CG11)

8. Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Industrial (CG12)

Competencias específicas:

9. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos y de instrumentación industrial (CM7)

10. Capacidad para diseñar y proyectar sistemas de producción automatizados y control avanzado de procesos (CM8)

11. Conocimientos y capacidades para realizar verificación y control de instalaciones, procesos y productos (CM22)           

12. Conocimientos y capacidades para realizar certificaciones, auditorías, verificaciones, ensayos e informes (CM23)

2.2.Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Desarrolla un proyecto electrónico con las partes de especificación, diseño, montaje y documentación de un proyecto.

Construye bloques mediante circuitos analógicos, digitales y de potencia. Los verifica en el laboratorio.

Conoce la normativa básica y sabe redactar la documentación asociada a un proyecto electrónico.

Conoce y sabe aplicar las técnicas de diseño del control por computador para sistemas multi-variable.

Conoce y sabe aplicar las técnicas de análisis y diseño basado en el espacio de estados y con observadores.

Conoce y aplica técnicas de identificación de sistemas dinámicos para extraer modelos de sistemas reales, y simula su comportamiento.

Sabe diseñar una arquitectura de control de un sistema complejo y elegir la tecnología adecuada para cada componente aplicando la normativa asociada.

2.3.Importancia de los resultados de aprendizaje

Tal y como refleja la memoria de los estudios de master en Ingeniería Industrial, adquirir el conocimiento y comprensión de la electrónica y la teoría de control es imprescindible para el ejercicio de las competencias de un titulado en el master en Ingeniería Industrial, por lo que las capacidades adquiridas en esta asignatura serán de gran utilidad para su formación.

3.Evaluación

3.1.Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Evaluación de Diseño Electrónico y Control Avanzado

La evaluación de esta asignatura es global. Consta de dos apartados

      - Evaluaciones teórico-práctica CT - 40%

      - Trabajo práctico y prácticas de laboratorio CP- 60%

CT - Evaluación Escrita con cuestiones teórico-prácticas de aplicación de los conceptos a casos generales de diseño electrónico y control (Valoración, 40% de la nota final). Esta prueba se realizará en la fecha fijada por el centro durante el periodo de exámenes.

El CP se divide en tres partes:

H1 – Entrega de la parte del trabajo de diseño electrónico (Valoración, 10% de la nota final).

H2 – Evaluación sobre el diseño electrónico en el que está basado el trabajo de la asignatura, modelado y controles básicos (Valoración, 20% de la nota final).

Para favorecer el proceso de aprendizaje, la evaluación del H1 y del H2 se realizará preferentemente durante el cuatrimestre. No obstante, el alumno podrá realizar la evaluación conjunta con H3 previa solicitud a los profesores.

H3 – Defensa y exposición individual del funcionamiento de los controles que se proponen en el trabajo práctico. Se realizará una entrega previa de un informe (Valoración, 30% de la nota final). Para obtener la máxima valoración de H3 es necesario el funcionamiento correcto de todos los controles obligatorios presentados en clase. Durante la defensa, cada alumno debe responder correctamente una pregunta por cada bloque conceptual de la asignatura, para contrastar la solidez de sus soluciones y comprensión de estas. Aunque los trabajos se realizan en parejas, la evaluación se realiza de manera individual. Las preguntas que el alumno no sepa responder adecuadamente penalizarán en la parte proporcional correspondiente.

Para optar a la evaluación de H3 el estudiante ha de tener en la evaluación escrita CT una puntuación superior a 4/10 puntos.

Si el estudiante ha obtenido una calificación CT mayor o igual a 4/10 puntos, la calificación de la asignatura será (0.4xCT + 0.60xCP). En otro caso, la calificación de la asignatura será la mínima entre 4 y el resultado de aplicar la fórmula anterior. La asignatura se supera con una calificación de 5 puntos sobre 10.

4.Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1.Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El proceso de enseñanza se desarrollará en tres niveles principales: clases de teoría, problemas y laboratorio, con creciente nivel de participación del estudiante. 

- En las clases de teoría se expondrán las bases teóricas, ilustrándose con numerosos ejemplos. 

- En las clases de problemas se desarrollarán problemas y casos tipo con la participación de los estudiantes.

- Se desarrollarán prácticas de laboratorio en grupos reducidos, donde el estudiante montará y comprobará el funcionamiento de circuitos.

4.2.Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

TRABAJO PRESENCIAL: 2.4 ECTS (60 horas)

1) Clase magistral (45 horas presenciales).

1.1) Clases teóricas: Sesiones expositivas y explicativas de contenidos.  Se presentarán los conceptos y fundamentos de la teoría de control avanzado (22,5 horas) y el diseño de sistemas electrónicos (22,5 horas), ilustrándolos con ejemplos reales.

1.2) Clases de resolución de problemas: Se desarrollarán problemas y casos con la participación de los estudiantes, coordinados en todo momento con los contenidos teóricos.  Se fomenta que el estudiante trabaje previamente los problemas.

 

2) Prácticas de laboratorio (15 horas presenciales).

Consistirá en la implementación de circuitos digitales, analógicos y de potencia, donde se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito, el manejo del instrumental y de las herramientas software del laboratorio. Las prácticas serán supervisadas y constituirán una guía para el desarrollo de trabajo práctico.

TRABAJO NO PRESENCIAL: 3.6 ECTS (90 horas)

Se incluyen:

1) Trabajos docentes (40 horas) Elaboración del diseño propuesto, depuración del control, de los circuitos electrónicos y documentación.

2) Estudio (46 horas) Se fomentará el trabajo continuo del estudiante mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje.

Periódicamente se propondrá al estudiante ejercicios y casos a desarrollar por su cuenta, algunos de los cuales se resolverán en las clases presenciales.

Las tutorías permiten una atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje, orientación en la asignatura, atención a ejercicios y trabajos…

3) Pruebas de evaluación (4 horas).

Además de la función calificadora, la evaluación también es una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación alcanzado.

4.3.Programa

Los contenidos que se desarrollan para cubrir las competencias de control avanzado son los siguientes:

  • Modelado de sistemas con descripción interna.
  • Sistemas mutivariable continuos y muestreados
  • Estabilidad. Controlabilidad y Observabilidad.
  • Control lineal basado en descripción interna.
  • Observadores. Diseño de control con estimación de variables.
  • Control no lineal.

Los contenidos que se desarrollan para cubrir las competencias de diseño electrónico avanzado son los siguientes:

  • Metodología Top-Down para el diseño electrónico.
  • Técnicas de prototipado en sistemas digitales y analógicos.
  • Implementación de sistemas de control en circuitos electrónicos (instrumentación, conversión A/D, implementación hardware en microprocesadores).
  • Documentación y depuración de un diseño electrónico.

4.4.Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases magistrales y de problemas y las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el Centro, que es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso. Las fechas de exámenes de las convocatorias oficiales también son fijadas por el Centro.

Cada profesor informará de su horario de atención de tutoría.

El resto de actividades se planificará en función del número de alumnos y se dará a conocer con la suficiente antelación.  Podrá consultarse en http://moodle.unizar.es

 

El calendario detallado de las diversas actividades a desarrollar se establecerá una vez que la Universidad y el Centro hayan aprobado el calendario académico (el cual podrá ser consultado en la web del centro). Las fechas de los exámenes de las convocatorias oficiales las fija la dirección del Centro.

La relación y fecha de las diversas actividades, junto con todo tipo de información y documentación sobre la asignatura, se publicará en http://moodle.unizar.es/.

A título orientativo:

- Cada semana hay clases magistrales, de acuerdo con la planificación organizada por el centro, dedicadas a teoría y resolución de problemas o casos prácticos.

- Aproximadamente cada dos semanas el estudiante realizará una práctica de laboratorio.

4.5.Bibliografía y recursos recomendados


Curso : 2019/2020

532 - Master's in Industrial Engineering

60805 - Advanced Control and Electronic Implementation


Información del Plan Docente

Academic Year:
2019/20
Subject:
60805 - Advanced Control and Electronic Implementation
Faculty / School:
110 -
Degree:
532 - Master's in Industrial Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
532-First semester o Second semester
107-Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1.General information

1.1.Aims of the course

The student, for passing this subject, should demonstrate the following results...
Develop an electronic project with parts of specification,design, installation and project documentation .
Build blocks using analog, digital and power circuits. The verified in the laboratory.
Knows the basic rules and know how to write the documentation associated with an electronic project.
Applies the techniques of computer control design for multivariable systems.
Knows and knows how to apply the techniques of analysis and design based on the state space and observers.
Knows and applies identification techniques to extract dynamic models of real systems systems and simulate their behavior.
Can design a control architecture of a complex system and choose the right technology for each component associated implementing regulations.

 

1.2.Context and importance of this course in the degree

The subject and its expected results meet the following approaches and objectives:
This course provides an integrated view, where advanced techniques are developed two disciplines: the control theory and design of electronic systems based on analog, digital and power circuits. 

 

1.3.Recommendations to take this course

This subject is raised in the Master of Industrial Engineering to complement the knowledge and skills of students in the fields of Electronics and Control Systems. Students of this master are graduates who have completed courses in which the bases of these materials are presented. Students who by their degree of origin have not completed are required to study two subjects related 6 ECTS each one with digital and power electronics and the other with the control and automation systems.

2.Learning goals

2.1.Competences

2.2.Learning goals

2.3.Importance of learning goals

3.Assessment (1st and 2nd call)

3.1.Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

4.Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1.Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. It provides an integrated view of advanced techniques used in two fields: the control theory and design of electronic systems based on analog, digital and power circuits.

4.2.Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

  •  Lectures. Presentation of the main theoretical contents illustrated with examples.
  •  Practice sessions. Problem-solving and implementation of the lecture contents. 
  •  Laboratory sessions. In small groups, the students will assemble and check the circuit operation.

4.3.Syllabus

The course will address the following topics:

Section 1. Advanced control skills

  1. Modelling of systems with internal description
  2. Multivariable continuous and sampled systems
  3. Stability. Controllability and observability
  4. linear control based on internal description
  5. Observers. Control design variables estimation
  6. Nonlinear control

 Section 2. Advanced electronic design skills

  1. Top- Down methodology for electronic design
  2. Prototyping techniques in digital and analog systems
  3. Implementation of control systems in electronics (instrumentation, A/D conversion, microprocessor hardware implementation)
  4. Documentation and debugging an electronic design

4.4.Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the EINA website.

 

A detailed analysis of the various activities to develop will be established once the University and the Center have approved the academic calendar (which can be consulted on the website of the EINA). 

 

4.5.Bibliography and recommended resources