El objetivo de la asignatura es que los estudiantes adquieran conocimientos sobre electrónica de potencia y control de procesos. En relación con la electrónica de potencia los aspectos tratados serían dispositivos electrónicos de potencia, reguladores lineales y reguladores conmutados. En relación con la formación en control de procesos los objetivos docentes incluyen aspectos matemáticos, análisis en el tiempo y la frecuencia, y diseño de compensadores y controladores.
Tema 1: Componentes electrónicos de potencia (4 horas)
• Diodos de potencia
• Transistor Bipolar de potencia
• Transistor Mosfet de potencia
• Comparación de transistores de potencia.
• Excitadores
• Ejercicios
Tema 2: Reguladores lineales de tensión (7 horas)
• Estructura de una fuente de alimentación lineal.
• Parámetros de los reguladores.
• Reguladores lineales.
• Circuitos de protección.
• Reguladores integrados.
• Circuitos prácticos.
• Ejercicios
Tema 3: Reguladores conmutados (8 horas).
• Principio de operación. Comparación con los reguladores lineales.
• Topologías básicas de convertidores.
o Convertidor reductor. Análisis de funcionamiento en modo continuo. Formas de onda.
o Convertidor elevador. Análisis de funcionamiento en modo continuo. Formas de onda.
o Convertidor inversor. Análisis de funcionamiento en modo continuo. Formas de onda.
• Control PWM modo tensión.
• Ejercicios.
Práctica de laboratorio: implementación de un regulador conmutado (3 horas).
Tema 4: Introducción al control automático de procesos y el modelado de sistemas dinámicos (5 horas)
• Control en lazo cerrado vs control en lazo abierto
• Sistemas lineales. Sistemas lineales invariantes. Transformada de Laplace.
• Diagramas de bloques.
• Simulación con Octave o Matlab
• Ejercicios
Práctica de laboratorio: caracterización de un sistema mecánico (motor de continua) y control de velocidad en bucle abierto con transistores de potencia y modulación de anchura de pulso (PWM) (2 horas)
Tema 5: Análisis de sistemas de control (6 horas)
• Respuesta temporal y respuesta en frecuencia. Análisis y simulación de sistemas de primer y segundo orden
• Acciones de control: on/off, proporcional, integral, derivativa
o Error en régimen permanente (steady-state)
o Análisis con cargas y perturbaciones
• Análisis de estabilidad: lugar de las raíces. Criterio de Nyquist. Margen de fase y margen de ganancia. Simulaciones.
• Ejercicios
Tema 6: Diseño de compensadores y controladores (4 horas)
• Compensadores de adelanto de fase
• Compensadores de atraso de fase
• Ajuste de controladores PID ( Ziegler-Nichols)
• Ejercicios
Práctica de laboratorio: implementación de un sistema de control: sistema de control de un motor de continua mediante PWM, probando varios algoritmos de control (3 horas)
Metodología docente
Para el desarrollo de la asignatura se impartirán clases de teoría participativas (con simulaciones en Octave/Matlab), sesiones de discusiones y de resolución de problemas prácticos.
En paralelo se propondrá un trabajo práctico para la implementación de un sistema electrónico capaz de controlar un motor de continua.
La evaluación se centra en dos aspectos principales:
1. Un examen escrito principalmente práctico, donde los alumnos tendrán que resolver ejercicios y supuestos prácticos, similares a los vistos en clase.
2. Dos trabajos prácticos donde el alumno realizará un trabajo en equipo. Estos trabajos estarán centrados en la implementación de un regulador conmutado y de un sistema de control de un motor de continua
La calificación final será: 70% del examen escrito y 30% los trabajos prácticos
Enlaces:
[1] https://www.die.upm.es/category/categoria/programa-master
[2] https://www.die.upm.es/sites/default/files/POTC%20-%20GA_09AN_93000726_2S_2016-17.pdf
[3] https://www.die.upm.es/content/juan-manuel-montero-mart%C3%ADnez
[4] https://www.die.upm.es/content/pedro-jos%C3%A9-malag%C3%B3n-marzo
[5] https://www.die.upm.es/perfil/rub%C3%A9n-san-segundo-hern%C3%A1ndez-0
[6] https://MISE
[7] https://www.die.upm.es/perfil/giorgos-kontaxakis
