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UNIVERSIDAD DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROGRAMA DEL CURSO

IE-0409 Análisis de SistemasVicerrectoría de Docencia, Resolución N° 7510-2004 del 10 de mayo de 2004

1 de 4

II Ciclo 2011Grupo 01 Ing Jorge Romero Chacón, PhD. [email protected]

Tel: 25 11 38 50

L: 7 - 9:50, J: 7 - 8:50

Grupo 02Ing. Mauricio Espinoza Bolañ[email protected]

Tel: 25 11 39 15

Oficina: 602K: 13 - 15:50, V: 13 - 14:50

Grupo 03MSc. Rodolfo Espinoza [email protected]

Tel: 22 20 68 13

K: 17 – 18:50, M: 16 - 18:50

Descripción del curso:

Este curso, también denominado Modelado y análisis de sistemas dinámicos, introduce a la

persona a una serie de conceptos básicos del modelado que llevan naturalmente a extenderse hacia el

control automático de los sistemas y a comprender la base física y matemática de las técnicas que seutilizan en el control.

Créditos: tres.

Horas lectivas: cinco lecciones de 50 minutos cada una por semana más una hora a convenir.

Requisitos: IE-0305 Matemática Superior, IE-0309 Circuitos Lineales II.

Objetivo general: Brindar los conocimientos y destrezas para modelar, representar y analizar

diferentes tipos de sistemas, usando técnicas matemáticas y experimentales, con fundamento enherramientas analíticas y de simulación digital.

Objetivos específicos:

1. Describir los conceptos básicos sobre la teoría de análisis de sistemas.2. Desarrollar la teoría fundamental de sistemas y modelos lineales e invariantes en el tiempo.

3. Representar un sistema lineal en sus distintos modelos matemáticos: 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 gráficos hechos mediante computadora.

5. Representar los sistemas y modelos mediante métodos gráficos.6. Representar modelos en el dominio del tiempo y en el de la frecuencia mediante

representaciones matemáticas adecuadas.

7. Analizar los modelos utilizando diferentes herramientas, incluyendo la simulación digital.

Contenidos: 1. Introducción al modelado y análisis de sistemas

1.1. Herramientas de simulación digital

1.2. Generalidades sobre la teoría de sistemas1.3. Concepto de modelo de un sistema

2. Concepto de estado

2.1. Conocimientos fundamentales2.2. Equivalencia de estados

2.3. Definiciones adicionales sobre el concepto de estado




PROGRAMA DEL CURSO


2 de 4

3. Linealidad e invarianza en el tiempo3.1. Sistemas y modelos invariantes en el tiempo

3.2. Sistemas lineales3.3. Modelos lineales

3.4. Respuesta del modelo lineal

3.5. Función de transferencia3.6. Funciones base

3.7. Matriz fundamental

3.8. Matriz de transición de estados

4. Modelo en variables de estado4.1. El modelo en variables de estado y la ecuación de estados

4.2. Matriz exponencial4.3. El modelo en variables de estado desde la relación entrada-salida4.4. El modelo en variables de estado desde la relación entrada-salida-estado

5. Modelado analítico de sistemas

5.1. Leyes fundamentales5.2. Sistemas eléctricos

5.3. Sistemas mecánicos traslacionales

5.4. Sistemas mecánicos rotacionales

5.5. Motor de corriente directa5.6. Sistemas térmicos

5.7. Sistemas hidráulicos

5.8. Modelos estáticos5.9. Linealización

6. Análisis de modelos en variables de estado

6.1. Transformaciones lineales

6.2. Análisis de estabilidad6.3. Análisis de controlabilidad

6.4. Análisis de estabilizabilidad

6.5. Análisis de reconstructibilidad6.6. Análisis de detectabilidad

7. Análisis en el dominio del tiempo

7.1. Respuesta de un sistema de segundo orden

7.2. Especificaciones de la respuesta transitoria sub-amortiguada7.3. Concepto de polos dominantes

8. Identificación experimental

8.1. Tipos de curvas de reacción8.2. Modelos utilizados en la identificación

9. Representación en el dominio de la frecuencia

9.1. Fundamentos de la respuesta en frecuencia

9.2. Construcción de las gráficas de Bode9.3. Modelos de fase mínima y de fase no mínima




PROGRAMA DEL CURSO


3 de 4

9.4. La función de transferencia a partir de la respuesta en frecuencia9.5. Construcción de la gráfica polar

10. Representación gráfica de modelos y sistemas10.1. Diagramas de bloques

10.2. Diagramas de flujo o reogramas

10.3. Teorema de Mason

Sitio virtualCada 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 lacátedra del curso de análisis de sistemas. El sitio virtual de la cátedra será utilizado para que los

profesores compartan material para todos los estudiantes o se envíen mensajes. Por otro lado, el sitiovirtual de cada profesor será utilizado para mantener una mejor comunicación entre el profesor y su

grupo.

Notas1. Habrá exámenes cortos (“quizzes”) y tareas. Ambos serán calificados. 2. Los exámenes parciales serán colegiados y tendrán una duración de tres horas cada uno. Al finalizar el

parcial, cada profesor, procederá a calificar la parte que propuso en el examen. Luego devolverá 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.

3. Los reclamos a los exámenes parciales serán manejados de esta forma: todo reclamo (por escrito) es

devuelto al profesor del grupo, con las indicaciones claras de lo que se está reclamando. El profesorentonces procederá a devolver la solución con reclamo al profesor que la revisó y, una vez atendido el

reclamo, se devolverá al profesor para que la entregue al estudiante reclamante.

4. No se aceptarán reclamos de exámenes parciales hechos con lápiz. Sólo los estudiantes cuyos exámenes

hayan sido hechos con lapicero azul o negro tendrán derecho a reclamos.

5. Durante la realización de un examen parcial, los teléfonos celulares deben permanecer apagados. No se

permitirá tampoco el uso de calculadoras programables durante la realización del examen ni ningún otro

tipo de dispositivo con capacidad de memoria.

6. El examen de ampliación será colegiado y cubrirá toda la materia.

7. Los exámenes de reposición serán también colegiados.

8. Los estudiantes deben elaborar un proyecto final, el cual será producto del trabajo en equipos de tres

estudiantes. Los estudiantes deberán entregar una serie de informes escritos durante el semestre, uno final y

realizar una presentación oral a todo el grupo de compañeros. Para las presentaciones orales cada grupodispone de 10 minutos máximo. Todos los integrantes deben exponer y habrá un período de preguntas, de 5

minutos, sobre lo expuesto. La nota del proyecto la compondrán los siguientes factores.

Calidad del trabajo escrito (se incluyen los avances).

Calidad del material de la presentación oral.

Desempeño durante la exposición oral.

Respuesta a las preguntas planteadas en la presentación oral.

Asistencia a las presentaciones de los otros grupos.




PROGRAMA DEL CURSO


4 de 4

Evaluación: Tres exámenes parciales: 80 %

o Primer examen: temas 1 a 4: 26%

o Segundo examen: temas 5 a 6: 28%

o Tercer examen: temas 7 a 10: 26%

Exámenes cortos y tareas: 10 %

Proyecto final: 10 %

Fechas importantes: Primer examen parcial: sábado 24 de setiembre 2 p.m.

Segundo examen parcial: sábado 22 de octubre 2 p.m. Tercer examen parcial: sábado 3 de diciembre 2 p.m.

Exámenes de reposición: lunes 5 de diciembre 1 p.m.

Examen de ampliación: viernes 16 de diciembre 1 p.m.

Bibliografía: Barrera, R y Canales, R. “Análisis de Sistemas Dinámicos y Control Automático”, Editorial

Limusa, 1era edición, 1977.

Barrientos, A. “Control de Sistemas Continuos: Problemas Resueltos”, Mc Graw Hill, 1eraedición, 1996.

Domínguez, S. “Control en el Espacio de Estado”, Prentice Hall, 2da edición, 2006. Dorf, R. “Sistemas Modernos de Control”, Addison-Wesley Iberoamericana, 2da edición, 1989.

Kuo, B. “Sistemas de Control Automático”, Prentice Hall, 7ma edición, 1996.

Loría, G. y Mazón, I. “Análisis y Modelado de Sistemas Dinámicos”, Editorial de la Universidadde Costa Rica, 1era edición, 1989.

Nise, N. “Sistemas de Control para Ingeniería”, Prentice Hall, 3era edición, 2000.

Ogata, K. “Ingeniería de Control Moderna”, Prentice Hall, 4ta edición, 2003.

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