Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 25, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IME 7095 - MODELOS DE SISTEMAS DINÁMICOS |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ingeniería Mecánica ( MAT 4011 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1043 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1033 Calificación mínima de 3.0) o ( MAT 4013 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1043 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1033 Calificación mínima de 3.0) Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 2.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio Se imparten los conocimientos básicos para la modelación de sistemas dinámicos, y para su análisis mediante simulación con herramientas computacionales. El curso se inicia con el estudio básico de la teoría de sistemas. Se definen conceptos fundamentales, como procesos, variables, sistemas, clasificación y representaciones. Se estudian ejemplos de sistemas térmicos, flujo de fluidos, eléctricos y mecánicos. Se elaboran los correspondientes modelos matemáticos, la representación en diagrama de bloques y se obtienen las funciones de transferencia. Se analiza la respuesta a entradas estándares con la ayuda de software. A continuación se analiza la dinámica de sistemas térmicos y de transporte de fluidos, sistemas eléctricos y mecánicos de traslación y de rotación, tanto para sistemas independientes como interactivos, de primero o de orden superior. Para las prácticas se dispone de hardware y software adecuados que permiten la simulación. 3. JUSTIFICACIÓN Se ha diseñado este curso atendiendo lo importante que es el modelamiento de los procesos físicos. Para el estudiante es conveniente manejar técnicas de modelamiento si desea profundizar en el análisis de sistemas dinámicos en asignaturas posteriores del plan de estudios. Para el ejercicio de la ingeniería, la modelación de las variables involucradas en el control de procesos o para la caracterización de sistemas, es una actividad básica que es ventajoso dominar. 4. OBJETIVO GENERAL Que los estudiantes desarrollen la habilidad de elaborar modelos matemáticos y de analizar la dinámica de los sistemas térmicos, de fluidos, eléctricos y mecánicos con la ayuda de paquetes computacionales. 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Al finalizar la asignatura, los estudiantes deben estar en capacidad de: Describir y clasificar los sistemas dinámicos y construir su representación matemática. Manejar las técnicas para linealizar sistemas no lineales. Describir los sistemas térmicos, de transporte de fluidos, eléctricos y mecánicos y elaborar sus modelos dinámicos. Caracterizar la respuesta de los sistemas térmicos, de transporte de fluidos, eléctricos y mecánicos. Simular la respuesta de los sistemas dinámicos usando herramienta computacional. Además, los estudiantes desarrollarán su capacidad de análisis, aprenderán a manejar criterios para la toma de decisiones y usarán los conocimientos y habilidades adquiridos en el curso para continuar su formación personal y profesional. 6. CONTENIDO SISTEMAS Y MODELOS Sistemas. Sistemas de control. Definiciones. Estrategias de control. Control en adelanto. Control por realimentación. Herramientas matemáticas. Ecuaciones Diferenciales. Superposición y homogeneidad. Variación de variable (variable de diferencia). Linealización de modelos no lineales. Operaciones con números complejos Representación de sistemas. Función de transferencia. Diagrama de Bloques. Representación en Espacios de Estados. Transformada de Laplace. Propiedades. Solución de ecuaciones diferenciales. Transformación inversa. Retardo de tiempo Características de la respuesta del sistema. Estabilidad. RESPUESTAS DE LOS SISTEMAS Respuesta de sistemas de primer orden Constante de tiempo. Ganancia. Respuesta al escalón. Respuesta a entrada senoidal. Respuesta con retraso de tiempo. Respuesta de sistemas de segundo orden Respuesta sobre amortiguada. Respuesta sub amortiguada. Respuesta al escalón. Respuesta a entrada senoidal. Respuesta de orden superior Técnica de respuesta en frecuencia. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad. DINÁMICA DE SISTEMAS DE PRIMER ORDEN Ejemplo de sistema térmico. Tiempo muerto. Capacitancia térmica. Resistencia térmica. Función de transferencia, diagrama de bloques Ejemplo de sistemas de transporte de fluidos Fricción, resistencia hidráulica. Inercia, capacitancia hidráulica. Sistemas de nivel de líquidos, tuberías, válvulas y actuadores. Función de transferencia. Diagrama de bloques. Ejemplo de sistemas eléctricos Leyes básicas. Resistencia eléctrica. Capacitancia eléctrica. Modelos de sistemas eléctricos. Función de transferencia, diagrama de bloques. Ejemplo de sistemas mecánicos Traslación y rotación. Trabajo, energía y potencia. Inercia. Fricción. Amortiguamiento. Transformadores de movimiento, energía y potencia. Sistemas electro - mecánicos. DINÁMICA DE SISTEMAS DE ORDEN SUPERIOR Sistemas no interactivos Sistemas interactivos Ejemplos de sistemas térmicos, transporte de fluidos, mecánicos y eléctricos 7. BIBLIOGRAFÍA SMITH AND CORRIPIO, Principles and Practice of Automatic Process Control, Wiley VU AND ESFANDIARI, Dynamic Systems: Modeling and Analysis. McGraw Hill |
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