Programa

Clases

Dos sesiones a la semana
Sesiones de 1 hora de duración

Clases de repaso

Dos sesiones a la semana
Sesiones de 1 hora de duración

Introducción

La clase sobre sistemas de retroalimentación es posiblemente la más importante a la que asistirá nunca. Todo necesita una retroalimentación. No diseñará nunca un sistema electrónico o electromecánico que no incluya un bucle de retroalimentación, ya sea explícita o implícitamente.

Toda interfaz al mundo real - tanto si está construyendo un brazo de robot, un sistema de control de temperatura, un amplificador de potencia de audio o un sintetizador RF (la lista es interminable) - necesita hacer funcionar algún tipo de actuador, ya sea un motor, un calentador, un transistor de potencia o un oscilador. Para asegurarse de que el actuador está funcionando correctamente, es necesario que mida la salida (su posición, su temperatura, su tensión o su frecuencia) y que compare las mediciones con lo que pensaba hacer. En otras palabras, necesita una retroalimentación.

Contenido del curso

Introducción al diseño de sistema de retroalimentación (feedback). Propiedades y ventajas de los sistemas de retroalimentación. Medidas de funcionamiento de los dominios de tiempo y de frecuencia. Estabilidad y grado de estabilidad. Método del lugar de las raíces (root-locus). Criterio de Nyquist. Diseño del dominio de frecuencia. Técnicas de compensación. Aplicación en una amplia variedad de sistemas físicos. Compensación interna y externa de amplificadores operacionales. Modelado y compensación de sistemas de conversión de potencia. Bucles de enganche de fase.

Material de lectura

No hay ningún libro de texto obligatorio. Durante el trimestre, se le facilitarán gratuitamente unos apuntes por partes.

Los apuntes de Kent Lundberg sobre los sistemas de control de retroalimentación serán la referencia principal de la asignatura. Además, se le proporcionarán extractos de apuntes escritos por los profesores Gould, Markey, Trumper y Roberge. Si desea buscar problemas adicionales o una interpretación distinta del material, pueden serle de ayuda los libros que se citan a continuación y que se pueden encontrar en la biblioteca o en una librería de libros de segunda manao:

Roberge, J. K. Operational Amplifiers: Theory and Practice. Wiley, 1975. (El texto clásico usado antaño en el curso 6.302. Agotado).

Nise, N. S. Control Systems Engineering. 3rd ed. Wiley, 2000. (Utilizado en el curso 2.010).

Palm, W. J. Modeling, Analysis, and Control of Dynamic Systems. 2nd ed. Wiley, 1999. (Utilizado en el curso 2.003).

Van de Vegte, J. Feedback Control Systems. 3rd ed. Prentice Hall, 1993. (Utilizado en el curso 16.060).

Normas de calificación

Boletines de problemas: 20%
Prácticas 1 y 2: 20%
Pruebas: 20%
Prueba para realizar en casa: 10%
Problema de diseño: 10%
Examen final: 20%

Sesiones de práctica

Durante el trimestre se llevarán a acabo seis proyectos de prácticas relativamente breves. Se espera que complete los trabajos y que, a continuación, demuestre su dominio del material en una sesión individual de comprobación, que se programará con los profesores asociados. Las prácticas irán precedidas de un trabajo pre-práctica que deberá entregarse antes de realizar las mismas. Los cálculos de las pre-prácticas y las reseñas de las prácticas se entregarán en clase el día indicado en la hoja de trabajos. No se aceptarán aquellas prácticas que se entreguen después de la fecha indicada. El trabajo de las prácticas se llevará a cabo en equipos de dos estudiantes.

Realizará cinco proyectos de prácticas breves y un problema de diseño (aproximadamente uno cada dos semanas) de temas que abarcan desde los amplificadores operacionales hasta los sistemas térmicos. Esperamos que encuentre estas prácticas ilustrativas e informativas.

El trimestre comienza con el estudio de un mecanismo servomotor. Existen muy buenas razones para utilizar motores en estas cuatro prácticas (1A, 1B, 1C y 1D). Sobre todo, creemos que es una valiosa experiencia. En sus carreras como ingenieros, los sistemas que diseñen y construyan conectarán con el mundo real mediante motores, actuadores y sensores de todo tipo. Opinamos que estas prácticas son una excelente introducción a este tipo de diseño.

En la práctica 2 se examina el arte de la compensación utilizando un amplificador operacional modelo. Investigará el uso de redes de resistencia y de condensadores para implementar compensación de ganancia reducida, compensación de retardo y compensación de adelanto.

En el problema de diseño investigará un sistema modelado sobre uno que se desarrolló en el laboratorio Lincoln para controlar la temperatura de un diodo láser (el color y la potencia del láser son funciones sólidas de la temperatura). Este sistema fue utilizado en un experimento de comunicación óptica basado en el espacio, pero se podría utilizar en cualquier aplicación precisa de temperatura.

Pruebas y examen final

Se realizarán dos pruebas en clase, la prueba 1 y la 2. Rogamos que asista con PUNTUALIDAD a las clases (en general, pero en particular los días que tengan lugar las pruebas). Durante el periodo del examen final se programará un examen completo de tres horas de duración.

En las pruebas y en el examen final se incluirán posiblemente preguntas acerca del material tratado en las clases, las clases de repaso, los boletines de problemas, las prácticas y las lecturas.

Por lo general, no se fijarán fechas alternativas para las pruebas o el examen final. En caso de enfermedad o urgencia extrema, rogamos, si es posible, se ponga en contacto con nosotros antes de la prueba o del examen para comunicárnoslo.

Boletines de problemas

Los boletines de problemas se repartirán en la clase de repaso y deberán entregarse en la misma clase la semana posterior. Rogamos, empiecen a realizar los boletines lo antes posible. Las soluciones se entregarán en la clase de repaso.

Trabajos atrasados e incompletos

No se aceptarán prácticas, pruebas para realizar en casa o problemas de diseño atrasados. De este modo, no se calificarán como incompletos (calificación "I") los trabajos que no hayan sido entregados en la fecha correspondiente. La letra de su calificación final se basará en el trabajo concreto que se haya completado durante el trimestre conforme a la distribución indicada anteriormente en la primera página.

Honestidad académica

Le animamos a que colabore con sus compañeros en la resolución de los boletines de problemas. Creemos que se consigue mucho cuando se comparte el aprendizaje con otros, a condición de que todos los componentes del grupo participen de la experiencia. Si realiza los boletines de problemas en colaboración con otros compañeros, recuerde que el trabajo final que entregue deberá ser personal y que deberá, a su vez, mencionar esa colaboración adjuntando los nombre de las personas que han trabajado con usted. Si utiliza otras fuentes (libros de referencia y materiales de otros años), también deberá mencionarlas. Resultaría inmaduro y deshonesto por su parte copiar el trabajo de otros (como por ejemplo, una antigua solución, o la de un amigo) y adjudicarse la autoría. Puesto que los problemas le servirán de guía en el desarrollo de las habilidades que necesita en este curso y en su carrera futura, sería una insensatez no realizarlos porque, en ese caso, suspenderá las pruebas y el examen. Por supuesto, los proyectos de prácticas, el problema de diseño, las pruebas para realizar en casa, las pruebas de clase y el examen final son trabajos estrictamente personales.

Las reseñas de las prácticas (pre-práctica y post-práctica) deben ser trabajos individuales. Queda totalmente prohibida la utilización de materiales de otros años para la realización de estos ejercicios.

El plagio y otras formas de engaño son intelectual y personalmente deshonestas. Tal deshonestidad constituiría una grave infracción de los estándares comunes del Instituto, así como de los de la carrera de ingenieros, que será tratada con la mayor severidad.