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UNIVERSIDAD DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERA ELCTRICAPROGRAMA DEL CURSO

IE-0409 Anlisis de SistemasVicerrectora de Docencia, Resolucin N 7510-2004 del 10 de mayo de 2004

Grupo 01 Ing Jorge Romero Chacn, PhD. jromero@eie.ucr.ac.cr Tel: 25 11 38 50 L: 7 - 9:50, J: 7 - 8:50 Descripcin del curso:

II Ciclo 2011 Grupo 02 Ing. Mauricio Espinoza Bolaos mespinoza@eie.ucr.ac.cr Tel: 25 11 39 15 Oficina: 602 K: 13 - 15:50, V: 13 - 14:50

Grupo 03 MSc. Rodolfo Espinoza Valverde respinoza@ice.go.cr Tel: 22 20 68 13 K: 17 18:50, M: 16 - 18:50

Este curso, tambin denominado Modelado y anlisis de sistemas dinmicos, introduce a la persona a una serie de conceptos bsicos del modelado que llevan naturalmente a extenderse hacia el control automtico de los sistemas y a comprender la base fsica y matemtica de las tcnicas que se utilizan en el control. Crditos: tres. Horas lectivas: cinco lecciones de 50 minutos cada una por semana ms una hora a convenir. Requisitos: IE-0305 Matemtica Superior, IE-0309 Circuitos Lineales II. Objetivo general: Brindar los conocimientos y destrezas para modelar, representar y analizar diferentes tipos de sistemas, usando tcnicas matemticas y experimentales, con fundamento en herramientas analticas y de simulacin digital. Objetivos especficos: 1. Describir los conceptos bsicos sobre la teora de anlisis de sistemas. 2. Desarrollar la teora fundamental de sistemas y modelos lineales e invariantes en el tiempo. 3. Representar un sistema lineal en sus distintos modelos matemticos: relaciones entrada-salida, entrada-salida-estado y modelos en variables de estado en forma cualitativa y cuantitativa. 4. Modelar experimentalmente los sistemas con ayuda de grficos hechos mediante computadora. 5. Representar los sistemas y modelos mediante mtodos grficos. 6. Representar modelos en el dominio del tiempo y en el de la frecuencia mediante representaciones matemticas adecuadas. 7. Analizar los modelos utilizando diferentes herramientas, incluyendo la simulacin digital. Contenidos: 1. Introduccin al modelado y anlisis de sistemas 1.1. Herramientas de simulacin digital 1.2. Generalidades sobre la teora de sistemas 1.3. Concepto de modelo de un sistema 2. Concepto de estado 2.1. Conocimientos fundamentales 2.2. Equivalencia de estados 2.3. Definiciones adicionales sobre el concepto de estado

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Linealidad e invarianza en el tiempo 3.1. Sistemas y modelos invariantes en el tiempo 3.2. Sistemas lineales 3.3. Modelos lineales 3.4. Respuesta del modelo lineal 3.5. Funcin de transferencia 3.6. Funciones base 3.7. Matriz fundamental 3.8. Matriz de transicin de estados Modelo en variables de estado 4.1. El modelo en variables de estado y la ecuacin de estados 4.2. Matriz exponencial 4.3. El modelo en variables de estado desde la relacin entrada-salida 4.4. El modelo en variables de estado desde la relacin entrada-salida-estado Modelado analtico de sistemas 5.1. Leyes fundamentales 5.2. Sistemas elctricos 5.3. Sistemas mecnicos traslacionales 5.4. Sistemas mecnicos rotacionales 5.5. Motor de corriente directa 5.6. Sistemas trmicos 5.7. Sistemas hidrulicos 5.8. Modelos estticos 5.9. Linealizacin Anlisis de modelos en variables de estado 6.1. Transformaciones lineales 6.2. Anlisis de estabilidad 6.3. Anlisis de controlabilidad 6.4. Anlisis de estabilizabilidad 6.5. Anlisis de reconstructibilidad 6.6. Anlisis de detectabilidad Anlisis en el dominio del tiempo 7.1. Respuesta de un sistema de segundo orden 7.2. Especificaciones de la respuesta transitoria sub-amortiguada 7.3. Concepto de polos dominantes Identificacin experimental 8.1. Tipos de curvas de reaccin 8.2. Modelos utilizados en la identificacin Representacin en el dominio de la frecuencia 9.1. Fundamentos de la respuesta en frecuencia 9.2. Construccin de las grficas de Bode 9.3. Modelos de fase mnima y de fase no mnima

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9.4. La funcin de transferencia a partir de la respuesta en frecuencia 9.5. Construccin de la grfica polar 10. Representacin grfica de modelos y sistemas 10.1. Diagramas de bloques 10.2. Diagramas de flujo o reogramas 10.3. Teorema de Mason Sitio virtual Cada estudiante debe inscribirse durante la primera semana de clases al sitio virtual de su respectivo profesor. Adicionalmente, todos los estudiantes deben inscribirse en el sitio virtual de la ctedra del curso de anlisis de sistemas. El sitio virtual de la ctedra ser utilizado para que los profesores compartan material para todos los estudiantes o se enven mensajes. Por otro lado, el sitio virtual de cada profesor ser utilizado para mantener una mejor comunicacin entre el profesor y su grupo. Notas1. 2. Habr exmenes cortos (quizzes) y tareas. Ambos sern calificados. Los exmenes parciales sern colegiados y tendrn una duracin de tres horas cada uno. Al finalizar el parcial, cada profesor, proceder a calificar la parte que propuso en el examen. Luego devolver las soluciones calificadas al profesor de cada grupo, para que este las una a las otras soluciones calificadas y las entregue a los estudiantes de su grupo. Los reclamos a los exmenes parciales sern manejados de esta forma: todo reclamo (por escrito) es devuelto al profesor del grupo, con las indicaciones claras de lo que se est reclamando. El profesor entonces proceder a devolver la solucin con reclamo al profesor que la revis y, una vez atendido el reclamo, se devolver al profesor para que la entregue al estudiante reclamante. No se aceptarn reclamos de exmenes parciales hechos con lpiz. Slo los estudiantes cuyos exmenes hayan sido hechos con lapicero azul o negro tendrn derecho a reclamos. Durante la realizacin de un examen parcial, los telfonos celulares deben permanecer apagados. No se permitir tampoco el uso de calculadoras programables durante la realizacin del examen ni ningn otro tipo de dispositivo con capacidad de memoria. El examen de ampliacin ser colegiado y cubrir toda la materia. Los exmenes de reposicin sern tambin colegiados. Los estudiantes deben elaborar un proyecto final, el cual ser producto del trabajo en equipos de tres estudiantes. Los estudiantes debern entregar una serie de informes escritos durante el semestre, uno final y realizar una presentacin oral a todo el grupo de compaeros. Para las presentaciones orales cada grupo dispone de 10 minutos mximo. Todos los integrantes deben exponer y habr un perodo de preguntas, de 5 minutos, sobre lo expuesto. La nota del proyecto la compondrn los siguientes factores. Calidad del trabajo escrito (se incluyen los avances). Calidad del material de la presentacin oral. Desempeo durante la exposicin oral. Respuesta a las preguntas planteadas en la presentacin oral. Asistencia a las presentaciones de los otros grupos.

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Evaluacin: Tres exmenes parciales: o Primer examen: temas 1 a 4: o Segundo examen: temas 5 a 6: o Tercer examen: temas 7 a 10: Exmenes cortos y tareas: Proyecto final:

80 % 26% 28% 26% 10 % 10 %

Fechas importantes: Primer examen parcial: sbado 24 de setiembre 2 p.m. Segundo examen parcial: sbado 22 de octubre 2 p.m. Tercer examen parcial: sbado 3 de diciembre 2 p.m. Exmenes de reposicin: lunes 5 de diciembre 1 p.m. Examen de ampliacin: viernes 16 de diciembre 1 p.m. Bibliografa: Barrera, R y Canales, R. Anlisis de Sistemas Dinmicos y Control Automtico, Editorial Limusa, 1era edicin, 1977. Barrientos, A. Control de Sistemas Continuos: Problemas Resueltos, Mc Graw Hill, 1era edicin, 1996. Domnguez, S. Control en el Espacio de Estado, Prentice Hall, 2da edicin, 2006. Dorf, R. Sistemas Modernos de Control, Addison-Wesley Iberoamericana, 2da edicin, 1989. Kuo, B. Sistemas de Control Automtico, Prentice Hall, 7ma edicin, 1996. Lora, G. y Mazn, I. Anlisis y Modelado de Sistemas Dinmicos, Editorial de la Universidad de Costa Rica, 1era edicin, 1989. Nise, N. Sistemas de Control para Ingeniera, Prentice Hall, 3era edicin, 2000. Ogata, K. Ingeniera de Control Moderna, Prentice Hall, 4ta edicin, 2003.

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