Apuntes de Asignaturas

Fundamentos de Control 

EL 4113

1. Programa de la asignatura. Programa de Fundamentos de Control EL-4113L.

2. Apuntes del curso, que discuten diseño de controladores utilizando el plano s. El diseño se realiza utilizando principalmente Lugar de la Raíz. Apuntes de Fundamentos de Control EL-4113L Versión 3..  Este apunte corresponde a la última versión  (agosto del 2022).

3. Primer set de  diapositivas. Introducción,  aplicaciones de control, diferencias entre lazo abierto y lazo cerrado,  requisitos previos,  sistemas SISO y MIMO,  polos y ceros de lazo abierto y cerrado,  repaso del sistema de segundo orden,  polos dominantes. Introducción al Curso.

4.  Segundo set de diapositivas. Lugar geométrico de las raíces o Root-Locus, criterio de módulo y ángulo,  sistemas con ganancia positiva y negativa,  determinación de los puntos de arranque y llegada,  Routh Hurwitz,  ángulos de partida/llegada a ceros y polos complejos,  ceros de lazo cerrado y su influencia en la respuesta,  funciones de sensibilidad  teoremas del valor final de Laplace,  principio del modelo interno, etc. Lugar de la Raíz y otros temas. 

5.  Tercer set de diapositivas; el "kindergarten"  de diseño de controladores. Se utiliza una planta de primer orden y se diseñan varios controladores simples para lograr las especificaciones de diseño utilizando el método del Root-Locus. Se discute el controlador PI, el IP,  compensación por cancelación, influencia de los polos móviles de la planta en la dinámica,  compensación en el lazo de realimentación, compensación tipo butterworth, etc.      Kindergarten de diseño de controladores .  

6.  Cuarto set de diapositivas. Compensación generalizada, uso del PID para compensar  elementos que se encuentran no solo en el eje real, redes en adelanto ¿Para que sirven?,  compensación en cascada -adelanto atraso  y atraso adelanto-, redes de atraso y adelanto de segundo orden, el controlador resonante como ejemplo de una red de segundo orden, método de la bisectriz para diseñar redes en atraso, etc.  Compensación Generalizada.

7. Quinto set de diapositivas. Problemas de "sobreintegración"  solucionados utilizando dos métodos de  Anti-WindUp, diseño de sistemas basados en lazos anidados.  Ejemplo, diseño del sistema de control de una  máquina de corriente continua, resultados de simulación. Diseño de Compensadores II.A 

8. Sexto set de diapositivas. Aproximación de Padé para representar retardos de transporte,  representación de Padé en lazos anidados, compensación feed-forward. Diseño de compensadores II.B 

9. Noveno set de diapositivas. Introducción al control digital,  diseño de controladores digitales a partir de diseños analógicos discretizados utilizando Tustin. Diseño exacto en el plano z. Fundamentos de Control Digital 

10.  Décimo  set de diapositivas.  Diseño en el dominio de la frecuencia, criterio de estabilidad de Nyquist, Estabilidad relativa, argen de fase y margen de ganancia, diseño utilizando diagramas de Bode.  Nyquist-Bode y Transformada W. 

11.  Undécimo et de diapositivas. Introducción al control en variable de estados, planteamiento matricial, matriz de transsición, formas canónicas, controlabilidad, etc. Introducción al Control en Variables de Estado_Parte I. 

12. Duodécimo set de diapositivas. Introducción al control en variables de estado, Obtención de la forma canónica de control, diseño de control con seguimiento de referencia, forma canónica modal, diseño de controladores utilizando la forma canónica modal. Introducción al Control en Variables de Estado_Parte II .

13. Décimotercer set de diapositivas. Control en variables de estado,  control integral, observabilidad y obtención de la forma canónica controlable. Introducción al Control en Variables de Estado_Parte III .

14. Décimocuarto set de diapositivas.  Control en variables de estado, Observadores de estado (forma completa), diseño de observadores de estado utilizando la forma canónica de observación, control utilizando estimadores de estado. Introducción al Control en Variables de Estado_Parte IV .

15.  Ejemplo básico de  control integral en variable de estado  (Archivo Matlab/Simulink).   Otro ejemplo , pero utilizando un observador y control integral  (Archivo Matlab/Simulink).

16. Ejemplo de control resonante para obtener cero error en estado estacionario a referencia sinusoidal, El control se  realiza en variables de estado   (Archivo Matlab/Simulink).

Electrónica de Potencia y Accionamientos EL 7032

1. Programa de la asignatura. Programa del curso EL-7032. (En construcción).

2. Apunte del curso, que discute los conceptos introductorios de modulación PWM.  Introducción a Modulación PWM.

3. Primer set de  diapositivas. Modulación PWM, conceptos básicos, frecuencia de switching, sobremodulación, PWM síncrono y asíncrono, space vector modulation, etc.  Diapositivas de Modulación.

4.  Segundo set de diapositivas. Conversores dc-dc, Buck, Boost, Cuck, Buck-Boost, puente H, etc.  Conversores dc-dc.

5.  Material suplementario.   Modelos Básicos en PLECS de los conversores dc-dc incluyendo control a lazo abierto y lazo cerrado (diseños básicos) .  Guía de Ejercicios .

6.  Tercer set de diapositivas.  Control de la máquina de corriente continua utilizando electrónica de potencia.  Máquina de Corriente Continua y su Control .

7.  Material suplementario. Modelos (muy) básicos en PLECS  del control de una máquina de corriente continua.   Control_de_la_máquina_de_corriente_continua .

8.  Apunte de control vectorial. Este es un apunte algo antiguo, (2011)  y basado en material estudiado durante mis postgrados en la  Universidad de Nottingham.  El material cubre las bases de la teoría de control vectorial  (máquinas tipo jaula), pero las rutinas efectuadas en Matlab y Simulink ya han sido  largamente superadas por otros programas de mejor desempeño. Por ejemplo PLECS.  Apunte de control vectorial. Máquina tipo jaula de ardilla. 

9.  Cuarto set de diapositivas.  Primera parte, donde se discute el control vectorial de la máquina jaula de ardilla. Control escalar V/F, vectores rotatorios, control orientado,  control directo e indirecto, diseño de controladores.  Se asume buen conocimiento de  las técnicad de diseño de controladores SISO y  control por lazos anidados. Máquina Jaula de Ardilla I. Fundamentos de la máquina y su control .

10.  Quinto set de diapositivas. Segunda parte, control vectorial de la máquina  jaula de ardilla. Diseño de los controladores de corriente y velocidad para control vectorial directo e indirecto. Conversor  back-to-back, diseño de un esquema de PLL (phase locked loop) básico, otros.  Máquina_Jaula_de_Ardilla_II._Control_orientado_y_conversores_back_to_back. Una guía de ejercicios de máquina de continua y máquina jaula de ardilla  se encuentra disponible. Guía de ejercicios.

11.  Material suplementario. Modelos (muy) básicos en PLECS  del control  vectorial de una máquina de induccion Jaula de Ardilla. Control vectorial_de_la_máquina_jaula de ardilla .

12. Tarea de control vectorial de una máquina jaula de ardilla incluyendo identificación de la constante de tiempo del rotor.  Tarea de control vectorial 

13.  Apunte de control vectorial de la máquina de inducción de doble excitación. Este es un apunte algo antiguo, (2011)  y cubre las bases de la teoría de control vectorial  (máquinas tipo DFIG). Como en el caso anterior,   las  rutinas  en Matlab y Simulink ya han sido  largamente superadas por otros programas de mejor desempeño (por ejemplo PLECS). Apunte de control vectorial máquina DFIG.

14.  Sexto set de diapositivas. Se discute control vectorial de la máquina DFIG utilizando orientación en el flujo de estator y una breve introducción a energía eólica. Máquina de doble excitación e introducción a energía eólica. 

15.  Séptimo set de diapositivas. Material basado en el libro de Akagi, Watanabe y Aredes del año 2017.  Diapositivas con  una breve introducción a la teoría de la potencia instantánea.   Introducción a la teoría de la potencia instantánea.

16. Octavo set de diapositivas. Material basado en el libro "High Power Converters and AC Drives", by Bin Wu (Toronto University) . Introducción a los Métodos de Modulación para Conversores Multiniveles.