Información del Plan Docente

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

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

• Representar sistemas mediante funciones de transferencia, y usar diagramas de bloques y sus reglas de operación.
• Asimilar la estructura del bucle clásico de control.
• Comprender la función del control, de los accionadores y de los sensores.
• Analizar y caracterizar los sistemas en el dominio temporal.
• Analizar y caracterizar los sistemas en el dominio de la frecuencia.
• Entender la relación que existe entre las acciones proporcional, integral y derivada con la respuesta en régimen permanente y en régimen transitorio de un proceso.
• Adquirir capacidad de diseño de sistemas de control y regulación.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

• Objetivo 3: Garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades.
  • Meta 3.6: Para 2020, reducir a la mitad el número de muertes y lesiones causadas por accidentes de tráfico en el mundo.
  • Meta 3.9: Para 2030, reducir sustancialmente el número de muertes y enfermedades producidas por productos químicos peligrosos y la contaminación del aire, el agua y el suelo.
• Objetivo 7: Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos
  • Meta 7.3: De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética.
    
• Objetivo 8: Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo y el trabajo decente para todos.
  • Meta 8.2: Lograr niveles más elevados de productividad económica mediante la diversificación, la modernización tecnológica y la innovación, entre otras cosas centrándose en los sectores con gran valor añadido y un uso intensivo de la mano de obra.
• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras.
  • Meta 9.4: De aquí a 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales, y logrando que todos los países tomen medidas de acuerdo con sus capacidades respectivas.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Sistemas automáticos es una asignatura de la rama de tecnologías industriales. En este contexto se presentan los conceptos básicos del control de sistemas. Los alumnos han cursado en semestres anteriores asignaturas de matemáticas, física y electrotecnia, necesarias para comprender algunos de los principios básicos utilizados en la asignatura. El alumno aprende en la asignatura a analizar el comportamiento transitorio y permanente de los sistemas y a poder adaptarlo, según los requisitos deseados, mediante las estructuras de control adecuadas. Al finalizar la asignatura el alumno es capaz de comprender la transcendencia del control de sistemas y su importancia en los procesos industriales desde el punto de vista técnico, económico y ambiental. Los conocimientos adquiridos sirven de base para asignaturas como Ingeniería de Control, y Accionamientos de máquinas eléctricas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Por razones pedagógicas y de contenidos es recomendable haber cursado las materias Matemáticas, Física y Análisis de Circuitos Eléctricos. Estos conocimientos se aplicarán para concebir sistemas de control que se podrán analizar y simular y, en último término, implantar sobre el sistema real para conseguir un funcionamiento automático adecuado de éste.

El estudio y trabajo continuado, desde el primer día del curso, son fundamentales para superar la asignatura. Es importante resolver cuanto antes las dudas que puedan surgir, para lo cual el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como en las horas de tutoría destinadas a ello.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

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

Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico (C4)

Capacidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas de la Ingeniería Eléctrica necesarias para la práctica de la misma (C7)

Capacidad para conocer y comprender los básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería (C14)

Capacidad para aplicar los fundamentos de automatismos y métodos de control (C23)

2.2. Resultados de aprendizaje

1. Identifica los subsistemas y sus interconexiones relevantes para automatizar el funcionamiento global del sistema.
2. Selecciona las técnicas más adecuadas de modelado, análisis y diseño en función de los requisitos del control.
3. Aplica las técnicas y métodos para el diseño del sistema de control cumpliendo las especificaciones de funcionamiento.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los conocimientos que el alumno adquiere en Sistemas Automáticos le inician en el control y automatización de gran cantidad de tareas de fabricación. El conocimiento sobre sistemas continuos le permite abordar tareas como: control de velocidad de motores, control de temperatura, control de par, control de caudal, etc.

Actualmente en estos procesos se ha alcanzado un alto grado de automatización. El control de las operaciones se realiza mediante reguladores industriales, computadores industriales, autómatas programables, robots…

Los resultados de aprendizaje de esta asignatura dotan al alumno de capacidad de análisis de situaciones reales de control de accionamientos y de procesos industriales, y le capacitan para proponer esquemas y calcular los parámetros de control adecuados que permitan cumplir con unos requisitos de funcionamiento dados. Estos resultados, y las capacidades y habilidades de ellos derivadas, tienen una gran importancia en el entorno industrial, donde el control de procesos y sistemas es una pieza clave y fundamental para el desarrollo del producto, permitiendo reducir costes, tanto económicos como ambientales, y aumentar la calidad final del producto.

3. Evaluación

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

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion.

De acuerdo con la normativa de la Universidad de Zaragoza la evaluación de esta asignatura es de tipo global.
Dada la relevancia que en la asignatura tiene la adquisición de competencias prácticas, mediante el uso de entornos informáticos y (si las circunstancias lo permiten) en el laboratorio, a lo largo del curso irá siendo evaluado dicho trabajo práctico en cada sesión (bien sean sesiones presenciales o remotas), en base al estudio previo, desarrollo del trabajo en laboratorio o en el simulador, elaboración de memorias, resolución de cuestiones, etc.

En cada convocatoria, la evaluación comprenderá dos partes:

1. Prueba escrita individual (80%). Calificada entre 0 y 10 puntos (CT).
2. Evaluación del trabajo práctico (20%). Calificada entre 0 y 10 puntos (CP), podrá superarse a lo largo del curso. En cualquier caso se realizará una prueba individual específica durante el periodo de evaluación para los alumnos que no la hayan superado durante el curso.

Para la superación de la asignatura es condición imprescindible obtener una calificación CP mayor o igual que 4 puntos. Sólo en ese caso, la calificación global de la asignatura será (0.20*CP+ 0.80*CT). En otro caso, la calificación global será la mínima entre 4 y el resultado de aplicar la fórmula anterior. La asignatura se supera con una calificación global de 5 puntos sobre 10.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje se llevará a cabo a través de clases magistrales (exposición de contenidos), clases de problemas (ejemplos y casos prácticos con participación activa de los estudiantes), prácticas y, en su caso, la realización de un trabajo práctico tutelado. Las clases magistrales y de problemas podrán ser presenciales (si las circunstancias lo permiten) o por videoconferencia o grabadas, mientras que las prácticas podrán ser presenciales (si las circunstancias lo permiten) o remotas (en cuyo caso serán fundamentalmente basadas en un simulador de los equipos del laboratorio). El trabajo práctico no requerirá presencialidad, al realizarse íntegramente en el simulador.

Tras la superación de la asignatura, un estudiante será capaz de diseñar sistemas de control automático, ya que sabrá:

• Representar sistemas mediante funciones de transferencia, usando diagramas de bloques y sus reglas de operación.
• Asimilar la estructura del bucle clásico de control.
• Comprender la función del control, de los accionadores y de los sensores.
• Analizar y caracterizar los sistemas en los dominios temporal y frecuencial.
• Entender la relación que existe entre las acciones proporcional, integral y derivada con la respuesta en régimen permanente y en régimen transitorio de un proceso.
• Diseñar un controlador que cumpla con las especificaciones dadas para el sistema.

4.2. Actividades de aprendizaje

Trabajo con intervención del profesorado 2.4 ECTS (60 horas)

1. Clase magistral (tipo T1) (30 horas). Sesiones expositivas de contenidos teóricos y prácticos. Se presentarán los conceptos y fundamentos. Se fomentará la participación del estudiante a través de preguntas y breves debates (esto último en caso de no tener que recurrir a clases grabadas previamente).
2. Clases de problemas y resolución de casos (tipo T2) (15 horas). Se desarrollarán problemas y casos con la participación de los estudiantes, coordinados con los contenidos teóricos. Se fomentará que el estudiante trabaje previamente los problemas.
3. Prácticas de laboratorio (tipo T3) (15 horas). El estudiante realizará la simulación, análisis de sistemas y diseño de sistemas de control sencillos. Dispondrá de un guión de la práctica, compuesto de estudio previo y apartados de realización práctica. El estudiante deberá realizar el estudio previo con anterioridad a la sesión práctica.

Trabajo sin intervención directa del profesorado 2.6 ECTS (90 horas)

1. Estudio (tipo T7) (60 horas). Estudio personal del estudiante de la parte teórica y realización de problemas. Se fomentará el trabajo continuo del estudiante mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje. Se incluyen aquí las tutorías, como atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje y orientación en la asignatura.
2. Trabajo práctico (tipo T6) (24 horas). Si, en función de la disponibilidad de profesorado para la correcta tutela de dicho trabajo, no pudiera realizarse esta actividad, esas 24 horas se sumarían a las del apartado anterior (ya que el esfuerzo necesario para realizar el trabajo práctico sería similar al estudio de tipo T7).
3. Pruebas de evaluación (tipo T8) (6 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

Temario:

1. Modelado de sistemas dinámicos continuos.
2. Análisis de la respuesta temporal de sistemas continuos. Régimen permanente. Régimen transitorio. Estabilidad.
3. Realimentación.
4. Lugar de las raíces.
5. Respuesta frecuencial, diagrama de Bode. Criterio de Nyquist simplificado. Relación entre especificaciones temporales y frecuenciales.
6. Diseño de sistemas de control realimentado en el dominio del tiempo
7. Diseño de sistemas de control realimentados mediante técnicas frecuenciales.
8. Control PID. Ajuste empírico.
9. Otros esquemas de control.

Prácticas:

1. Introducción al control. Modelado de sistemas continuos: simulación con Matlab-Simulink
2. Identificación experimental de sistemas continuos
3. Simulación y análisis asistido
4. Evaluación de controladores P y PI
5. Análisis y diseño frecuencial de controladores PID

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

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

El calendario de la asignatura para sesiones de clases y prácticas está fijado por el Centro.

Las demás actividades relacionadas con el aprendizaje que se pueden realizar durante el curso se anunciarán con la adecuada antelación.

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).

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

A título orientativo:

• Cada semana hay programadas 3 horas de clase.
• Aproximadamente cada dos semanas el estudiante realizará una práctica.
• Las actividades adicionales que se programen (trabajos, pruebas, seminarios…) se anunciarán con suficiente antelación, tanto en clase como en el anillo digital docente http://add.unizar.es/.
• Las fechas de los exámenes y pruebas de convocatoria oficial las fijará la dirección del Centro.
• Los detalles de cada convocatoria (fecha, hora, modo de realización, material que pueda llevarse a la prueba, etc.) se publicarán igualmente en el anillo digital docente con la suficiente antelación.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=29617&Identificador=13329