AUTOMÀTICA I CONTROL - Escola Tècnica Superior d'Enginyeries ...

ENGINYERIA AERONÀUTICA 

AUTOMÀTICA I 

CONTROL 

Guia de l’assignatura


30024 Automàtica i Control. Guia de l’assignatura 

Aprovada en C.A.A de data 7/06/06 

Modificada en CAA de data 27/05/09 1 

Crèdits: 6 ( 3 teoria + 3 pràctiques) 

Tipus: Obligatòria 

Crèdits ECTS: 4,8 

Coordinador: Fatiha Nejjari (fatiha.nejjari@upc.edu) 

Altres Professors: Bernardo Morcego (bernado.morcego@upc.edu) 

Jordi Damunt (jordi.damunt@upc.edu) 

Departament: Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Electrònica Industrial 

Presentació 

Coneixements previs 

Equacions diferencials Lineals, transformada de Laplace, Àlgebra de polinomis i matrius, nocions 

bàsiques de Dinàmica i Mecànica i Electrònica. 

Camps professionals 

La teoria de Control i Automàtica presentada serveix per a tots els camps de l'Enginyeria, però en 

aquest curs està enfocada al de l'Enginyeria Aeroespacial. 

Relació amb altres assignatures 

L'automàtica i el control són conceptes transversals que estan relacionats amb la majoria dels 

sistemes dinàmics i el seu estudi. Per aquest motiu la relació d’aquesta assignatura es dóna amb 

assignatures posteriors en què es tracten sistemes dinàmics, com per exemple sistemes elèctrics i 

electrònics, vehicles aeroespacials i motors, disseny d’avions, disseny d’helicòpters i aeronaus 

diverses, etc. 

Objectius generals 

Adquirir els coneixements bàsics per a modelitzar, analitzar i dissenyar sistemes de Control 

Automàtic. Es donarà fonamental importància als conceptes d'estabilitat i rendiment en sistemes a llaç 

tancat i les limitacions del mateix. Ús de l'ordinador per implementar els conceptes anteriors en 

exemples d'aplicació. 

Temari 

Mòdul 1: Modelat de sistemes dinàmics 

Introducció als Sistemes de Control (2 h) 

• Motivació 

• Concepte de realimentació 

• Sistema físic, Model i Incertesa. Pertorbacions externes





• Sistemes lineals/no lineals, de temps discret/continu, 1 entrada/sortida (SISO) o múltiples 

entrades/sortides (MIMO), paràmetres concentrats o distribuïts. 

Representació i Modelat de sistemes dinàmics (6 h) 

• Representació externa: Funció de transferència 

• Representació interna: Variables d'estat 

• Relació entre representació d’estat i funció de transferència 

• Diagrama de blocs 

• Simplificació de diagrames de blocs 

• Linealització de sistemes no lineals 

• Sistemes Elèctrics 

• Sistemes mecànics 

• Sistemes Tèrmics 

• Sistemes Aeroespacials 

Mòdul 2: Anàlisis de sistemes 

Anàlisis de la resposta temporal i freqüencial (6 h) 

• Resposta temporal de sistemes de 1r ordre, 2n ordre i ordre superior 

• Resposta temporal de models en variables d’estat: respostes llibre i forçada 

• Respostes freqüencials de sistemes 

• Diagrama de Bode 

• Diagrama de Nyquist 

Estabilitat i prestacions (6 h) 

• Estabilitat entrada-sortida (E/S) 

• Criteri d’estabilitat de Routh 

• Estabilitat mitjançant diagrama de Nyquist 

• Estabilitat interna 

• Estabilitat en l’espai d’estat 

• Sensibilitat i limitacions del llaç de control (S+T=1) 

• Error i precisió. Tipus de sistemes 

Mòdul 3: Control de sistemes 

Accions bàsiques de control (1 h) 

• Control proporcional P 

• Control proporcional-intergral PI 

• Control proporcional-derivatiu PD 

• Control proporcional-integral-derivatiu PID 

• Mètode d’ajust empíric per Ziegler-Nichols 

Disseny de controladors (9 h) 

• Control per assignació de pols 

• Control basat en la resposta freqüencial 

• Control per realimentació d'estats 

• Controlabilitat i matriu de controlabilitat





• Mètode per a la selecció de guanys: polinomi característic, forma canònica de controlabilitat i 

fórmula de Ackermann 

Objectius específics dels Mòduls 

• Mòdul 1 

Concepte de realimentació i diferències entre Sistema físic, Model matemàtic. Concepte 

d’incertesa en el modelat i de pertorbacions externes. Components dels Sistemes Aeroespacials. 

• Mòdul 2 

Entendre la limitació bàsica de tot sistema de control realimentat: S+T=1. Respostes temporals i 

freqüencials de sistemes de primer, 2n ordre i ordre superior. Ús dels diagrama de Bode i de 

Nyquist en la descripció i anàlisi de sistemes. 

• Mòdul 3 

Estudi d’accions bàsiques de control i mètodes empírics d’ajust de paràmetres del controlador. 

Disseny de controladors basats en models en representació externa per assignació de pols en el 

domini temporal o marges de guany i fase en el domini freqüencial així com per realimentació 

d’estat en el cas de representacions internes. 

Metodologia de treball 

1. Les classes teòriques presentades pel professor. 

2. Les pràctiques de laboratori 

3. Les classes pràctiques d’exercicis 

Pràctiques, laboratoris 

• Pràctica 1: Resposta temporal de sistemes dinàmics. Modelització i característiques 

dinàmiques i estàtiques. La funció de transferència del sistema. 

En aquesta pràctica es pretén entendre el concepte de modelització, simular i trobar el model de 

diferents sistemes dinàmics. Diferenciar entre característiques dinàmiques i estàtiques. 

Diferenciar entre comportaments dinàmics de primer ordre i segon ordre, i entendre el concepte 

de comportament no lineal en un procés. 

• Pràctica 2: Realimentació en sistemes dinàmics. Llaç obert i tancat. Error estacionari i 

pertorbacions. 

Es pretén entendre el concepte de realimentació, els seus avantatges i inconvenients. 

• Pràctica 3: Resposta freqüencial i robustesa Diagrama de Bode i marges d'estabilitat. 

En aquesta pràctica es pretén entendre com es pot determinar experimentalment un diagrama de 

Bode a partir de proves experimentals. Trobar el diagrama de Bode del sistema amb el qual es 

treballa, i fer l'estudi d'estabilitat d'aquest en llaç tancat a partir del diagrama de Bode en llaç 

obert i altres mètodes.





• Pràctica 4: Control PID de processos. 

Aquesta pràctica té com a finalitat, entendre la necessitat del control automàtic, reconèixer i 

preveure els efectes d'una acció de control Proporcional, Integral i Derivatiu sobre una entrada 

qualsevol d'un controlador tipus PID clàssic. 

• Pràctica 5: Control d'un helicòpter. Control d'un helicòpter de laboratori amb realimentació 

d'estat. 

Organització en Mòduls i temps de dedicació de l'estudiant 

Mòdul 

Temps de 

classe 

Temps 

D'estudi 

Temps 

total 

Mòdul 1: Introducció i Models dinàmics 8 hores 8 hores 16 

Mòdul 2: Anàlisis de sistemes 10 hores 10 hores 20 

Mòdul 3: Disseny de controladors 12 hores 12 hores 24 

Materials 

Bibliografia bàsica (qualsevol d’ells) 

APUNTES DE DINÁMICA DE SISTEMAS, Ricard Villà, CPDA ETSEIB (UPC). 

SISTEMAS MODERNOS DE CONTROL. Richard C. Dorf. Edit. Addison-Wesley, Iberoamericana. 

1989. 

INGENIERÍA DE CONTROL MODERNA, Katsuhiko Ogata., Ogata, Katsuhiko., 3a ed. ,ISBN:970-17- 

0048-1 

Bibliografia complementària 

FEEDBACK SYSTEMS: AN INTRODUCTION FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS, Karl Aström, 

Richard Murray, http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php?title=Version_2.10b 

CONTROL SYSTEM. DESIGN, Goodwin G., Graebe S., Salgado M., Prentice Hall (2000). 

FEEDBACK CONTROL OF DYNAMIC SYSTEMS, Franklin G., Powell J., Emani-Naeimi A., Addison 

Wesley, 1986 

SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL. Benjamín C. Kuo. Edit. Cecsa. 1991 

Avaluació 

N f = 0.35 x N ep + 0.35 x N ef + 0.3 x N p 

N f: Nota final ; N ep : Nota examen parcial ; N ef : Nota examen final ; N p : Nota de pràctiques

AUTOMÀTICA I CONTROL - Escola Tècnica Superior d'Enginyeries ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?