sistemas de control de modelos automotrices

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALSECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices.

ASIGNATURA: Sistemas de Control de Modelos Automotrices SEMESTRE: Octavo

OBJETIVO GENERAL:

Evaluar el desempeño de sistemas de control en modelos automotrices, mediante los conceptos de control inteligente, respecto a: la dinámica del vehículo, regulación de sistemas de frenado, tracción ABS y ASR, y suspensión, para la respuesta dinámica de cada sistema.

CONTENIDO SINTETICO:

I. Control de la Dinámica de Vehículos (VDC)II. Regulación del sistema de frenado, tracción, sistemas anti-bloqueo (ABS).

III. Regulación de la tracción, sistemas anti-deslizamiento (ASR).

IV. Control del Sistema de suspensión piloteada.

V. Control del Sistema de suspensión semi-activa.

VI. Control del Sistema de suspensión activa

METODOLOGÍA:

El profesor a través del método deductivo conceptualizará el control inteligente de sistemas, con ayuda de información extraída de las tecnologías de información que utilice el alumno. El profesor asociará los conceptos de control con el modelado de la dinámica del vehículo, la regulación de los sistemas de frenado, tracción ABS y ASR, así como del control del sistema de suspensión. El alumno obtendrá la respuesta dinámica de estos sistemas por medio de programas computacionales.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:

Se evaluará con tres exámenes departamentales.La calificación de la teoría será el promedio de los tres exámenes departamentales, Prácticas de laboratorioParticipación en clase, tareas y trabajos La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA:

1. D’azzo, J.J., Houpins, C.H., Feedback Control System Analysis and Synthesis, 824 págs, Ed. Mc Graw Hil , 1966 Second Editión; Japón, ISBN: 970-12-0654-X.

2. Eronini Umez-Eronini; Dinámica de Sistemas y Control; 993 págs, Ed. Thomas Learning, 2001, Primera Edición; México, ISBN: 958-12-0674-7.

3. Harrison, Howard L. y Bolinger, John G., Controles Automáticos, 785 págs, Editorial, Trillas; 1985 México, ISBN: 998-32-0694-3

4. Kuo, Benjamin C.; Sistemas Automáticos de Control; 897 págs, Ed. Prentice Hall, 1996, Séptima Edición; México, ISBN 964-11-0574-9

5. Ogata, Katsuhiko; Ingeniería de Control Moderna; 965 págs, Ed. Prentice Hall, 2002, Cuarta Edición; México, ISBN: 980-22-50614.



ESCUELA: SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICACARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices, OPCIÓN: Control de Sistemas Automotrices (electrónica).COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Sistemas de Control de Modelos AutomotricesSEMESTRE: Octavo

CLAVE:

CRÈDITOS: 7.5

VIGENTE:

TIPO DE ASIGNATURA: Teórico – Práctica (optativa)

MODALIDAD: Presencial.

TIEMPOS ASIGNADOS

HRS/SEMANA/TEORÍA: 3.0HRS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5

HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27

HRS/TOTALES: 81

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADOPOR: Colegio de Ingeniería en Sistemas AutomotricesREVISADO POR: Comisión de Programas Académicos de ISISAAPROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar: Dr. Emmanuel Alejandro Merchán Cruz, M en C. Miguel Ángel Rodríguez Zuno, Ing. Miguel Álvarez Montalvo, M. en C. Jesús Reyes García, M. en C. Arodi Rafael Carballo Domínguez, Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro, LAI. Josefina González de la Riva. Ing. Eusebio Vega Pérez.

AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN:

___________________________________________Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez

Secretario Técnico de la Comisión de Programas Académicos



ASIGNATURA: Sistemas de Control de Modelos Automotrices

CLAVE: HOJA: 3 DE 12

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

En la formación del Ingeniero en Sistemas Automotrices, es necesario que el alumno tenga el dominio del análisis y la síntesis de los sistemas de control de modelos automotrices, como un medio por el cual el egresado de ésta carrera pueda analizar y proponer soluciones, ante posibles disturbios que se presenten en los sistemas dinámicos del automóvil. Por esta razón, es de gran importancia el estudio de los sistemas de control inteligente ya sea que el sistema se encuentre operando en tiempo continuo o en la frecuencia.

Los Sistemas de Control en los Modelos Dinámicos Automotrices ha experimentado un gran avance en los últimos años debido a dos elementos principales a las herramientas de automatización y al desarrollo de los microcontroladores/DSP en unión con los módulos de las interfases dedicadas (sensores y actuadores) al mundo automotriz.

Las asignaturas antecedentes son: teoría del control, Sistemas Automotrices, interfaces y microcontroladores, electrónica operacional y de potencia, electricidad y electrónica automotriz, dinámica del vehículo

Las asignaturas consecuentes son: Proyecto terminal o estancia industrial.

Las asignaturas colaterales son: Automóviles eléctricos, instrumentación automotriz

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

Evaluar el desempeño de sistemas de control en modelos automotrices, mediante los conceptos de control inteligente, respecto a: la dinámica del vehículo, regulación de sistemas de frenado, tracción ABS y ASR, y suspensión, para la respuesta dinámica de cada sistema.





N° UNIDAD: I NOMBRE: Control de la Dinámica de Vehículos

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

Analizar los modelos dinámicos de vehículos, con la teoría de lazo abierto y cerrado, y la respuesta al escalón unitario, para la simulación del control de la dinámica del vehículo

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE

BIBLIOGRÁFICAT P EC1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

Modelos dinámicos en el dominio del tiempo.

Análisis de lazo abierto.

Análisis de lazo cerrado.

Respuesta al escalón unitario.

Análisis de Estabilidad.

Simulación

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.0

0.5

1.5

7.5

3.0

3.0

4.0

4.0

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

El profesor categorizará los fenómenos físicos que intervienen en dinámica del vehículo, para generar una línea de tiempo de los sistemas de control.El profesor asociará la estructura las teorías de control de lazo abierto y cerrado. El alumno realizará un mapa conceptual de la respuesta escalón unitario, apoyándose de las tecnologías de la información.El alumno analizará la estabilidad de un modelo tipo de dinámica del vehículo, con una simulación computacional del mismo.El alumno realizará la práctica 1.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Examen departamental 50% Mapa conceptual 10%Participación en clase 10%Reporte de las prácticas 1, 30%.Esta unidad se evalúa junto con la unidad II.





N° UNIDAD: II NOMBRE: Regulación de sistemas de frenado,

tracción, sistemas anti-bloqueo (ABS).


Modelar la regulación del sistema de frenado anti-bloqueo, con las características esenciales y la respuesta de la pareja ordenada de los bloques de control, para la obtención de la dinámica de un sistema de regulación de frenado con tracción y anti-bloqueo.

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE

BIBLIOGRÁFICAT P EC2.1.

2.2.

2.3

2.4

Introducción a la regulación.

Respuesta a la pareja ordenada de entradas-salidas de los bloqueos del sistema de regulación.

Características de funcionamiento del sistema de regulación.

Simulación.

Subtotal

1.5

1.5

3.0

6.0

3.0

3.0

6.0

5.0

5.0

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B

1B, 2B, 3B


El profesor explicará el uso de la regulación a través de la modernización de los sistemas de control.y ejemplificará la respuesta a la pareja ordenada de entradas y salidas, definiendo las características más importantes de los bloqueos de los sistemas de regulación. El alumno modelará matemáticamente el sistema de regulación con las características esenciales.Y realizará las prácticas 2 y 3.


Examen departamental 50% Modelado matemático10%Participación en clase 10%Reporte de las prácticas 2 y 3, 30%.Esta unidad se evalúa junto con la unidad I.





N° UNIDAD: III NOMBRE: Regulación de la Tracción, sistemas anti-deslizamiento (ASR).


Modelar el sistema de regulación anti-deslizamiento, acorde a las características esenciales y la respuesta de los bloques del sistema, para la obtención de la dinámica del mismo.

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE

BIBLIOGRÁFICAT P EC

3.1

3.2

3.3

Respuesta a la pareja ordenada de entradas-salidas de los bloques del sistema de regulación

Características de funcionamiento del sistema de regulación.

Simulación

Subtotal

1.5

3.0

3.0

7.5

3.0

3.0

6.0

6.0

1B, 2B, 3B


El profesor deducirá la respuesta de la pareja ordenada de entrada salida, apoyado del pizarrón para presentar el desarrollo y evaluación de diversos bloques de sistemas de regulación. El alumno con la supervisión del profesor modelará matemáticamente el sistema de regulación anti-deslizamiento con las características esenciales y lo simulará computacionalmente.El alumno desarrollará la práctica 4.


Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de práctica 4, 30%. Esta unidad se evalúa junto con la unidad IV.



ASIGNATURA: Sistemas de Control de Módulos Automotrices


N° UNIDAD: IV NOMBRE: Control del sistema de suspensión piloteada.


Establecer el comportamiento de control del sistema de suspensión piloteada, a partir de diferentes esquemas, tipos de control y mediante programas de simulación, para la adecuación de los mismos.

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE

BIBLIOGRÁFICA T P EC4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

Introducción.

Diferentes esquemas de control.

Control proporcional.

Control integral.

Control derivativo.

Control PID.

Simulación.

Subtotal

1.5

1.5

3.0

3.0

1.5

1.5

12.0

6.0

6.0

5.0

5.0

1B, 2B, 3B


El profesor explicará el comportamiento de control del sistema de suspensión piloteada y su sintonización. Ejemplificará con ejercicios de control proporcional, integral y derivativo de una suspensión piloteada.

El alumno simulará el control automático de una suspensión piloteada, donde establezca el comportamiento de cada acción de control.El alumno desarrollará prácticas 5.


Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de práctica 5, 30%.Esta unidad se evalúa junto con la unidad III.



ASIGNATURA: Sistemas de Control de Módulos Automotrices


N° UNIDAD: V NOMBRE: Control del Sistema de suspensión semi-activa.


Establecer el comportamiento de control del sistema de suspensión semi-activa, a partir de diferentes esquemas, tipos de control y mediante programas de simulación, para la adecuación de los mismos.

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE


5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

Introducción

Diferentes esquemas de control.

Control proporcional.

Control integral.

Control Derivativo.

Control PID

Simulación

Subtotal

1.5

1.5

3.0

3.0

3.0

12.0

6.0

6.0

6.0

6.0

1B, 2B, 3B


El profesor explicará el comportamiento de control del sistema de suspensión semi-activa y su sintonización. Ejemplificará con ejercicios de control proporcional, integral y derivativo de una suspensión semi-activa.

El alumno simulará el control automático de una suspensión semi-activa, donde establezca el comportamiento de cada acción de control.El alumno desarrollará prácticas 6.


Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de práctica 5, 30%.Esta unidad se evalúa junto con la unidad VI.

ASIGNATURA: Sistemas de Control de Modelos CLAVE: HOJA: 9 DE 12



Automotrices

N° UNIDAD: VI NOMBRE: Control del Sistema de Suspensión activa.


Establecer el comportamiento de control del sistema de suspensión activa, a partir de diferentes esquemas, tipos de control y mediante programas de simulación, para la adecuación de los mismos.

No.TEMA

TEMAHORAS CLAVE


6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

Introducción

Diferentes esquemas de Control.

Control Proporcional.

Control Integral.

Control Derivativo.

Control PID.

Simulación.Subtotal

1.5

1.5

3.0

3.0

9.0

3.0

3.0

6.0

6.0

1B, 2B, 3B


El profesor explicará el comportamiento de control del sistema de suspensión activa y su sintonización. Ejemplificará con ejercicios de control proporcional, integral y derivativo de una suspensión activa.

El alumno simulará el control automático de una suspensión activa, donde establezca el comportamiento de cada acción de control.El alumno desarrollará prácticas 7.


Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de práctica 5, 30%.Esta unidad se evalúa junto con la unidad V.





RELACIÓN DE PRÁCTICAS

PRÁCT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Simulación con Matlab y simulink de diferentes modelos dinámicos de vehículos.

Simulación con Matlab y Simulink de los diferentes sistemas de regulación de frenado, tracción y sistemas anti bloqueos de vehículos.

Simulación con Matlab y Simulink de los diferentes de regulación tracción y sistemas de antideslizamiento.

Simulación con Matlab y Simulink del control de los sistemas suspensión piloteada.

Simulación con Matlab y Simulink del control de la suspensión semiactiva.

Simulación con Matlab y Simulink del control de la suspensión activa.

Simulación con Matlab y Simulink del control inteligente para asistir al conductor.

Subtotal

I

II

II

III

VI

V

VI

3.0

3.0

3.0

6.0

6.0

3.0

3.0

27.0

Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio relacionado, según la Unidad Académica en que se imparta.





PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1

2

3

I y ll

III y IV

V y VI

Examen departamental 50% Mapa conceptual y modelado10%Participación en clase 10%Reporte de las prácticas 30%.

Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de prácticas, 30%.

Examen departamental 50% Modelado matemático 10%. Simulación computacional 10%Reporte de prácticas, 30%.

La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio y; participaciones, tareas, trabajos, y actividades extra clase. Siempre y cuando, la teoría y el laboratorio sean aprobatorios.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA1

2

3

4

5

X

X

X

X

X

D’azzo, J.J., Houpins, C.H., Feedback Control System Analysis and Synthesis, 824 págs, Ed. Mc Graw Hil , 1966 Second Editión; Japón, ISBN: 970-12-0654-X.

Eronini Umez-Eronini; Dinámica de Sistemas y Control; 993 págs, Ed. Thomas Learning, 2001, Primera Edición; México, ISBN: 958-12-0674-7.

Harrison, Howard L. y Bolinger, John G., Controles Automáticos, 785 págs, Editorial, Trillas; 1985 México, ISBN: 998-32-0694-3

Kuo, Benjamin C.; Sistemas Automáticos de Control; 897 págs, Ed. Prentice Hall, 1996, Séptima Edición; México, ISBN: 964-11-0574-9.

Ogata, Katsuhiko; Ingeniería de Control Moderna; 965 págs, Ed. Prentice Hall, 2002, Cuarta Edición; México, ISBN: 980-22-50614.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices SEMESTRE: Octavo

ÁREA: Básicas C. Ingeniería D. Ingeniería C. Soc. y Hum.

ACADEMIA: Sistemas Automotrices ASIGNATURA: Sistemas de Control de Modelos Automotrices

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería en Electrónica, Ingeniería en Control y Automatización, Ingeniería en Sistemas Automotrices

2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA:Evaluar el desempeño de sistemas de control en modelos automotrices, mediante los conceptos de control inteligente, respecto a: la dinámica del vehículo, regulación de sistemas de frenado, tracción ABS y ASR, y suspensión, para la respuesta dinámica de cada sistema.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOSEXPERIENCIA PROFESIONAL

HABILIDADES ACTITUDES

Interfases. Control y

Automatización de

Procesos.

Microcontroladores.

Microprocesadores.

Manejo de lenguaje

ensamblador.

Programación de PLC’s.

Paquetería, programación y diseño computacional.

3 años en la docencia o experiencia en dar cursos.

Desarrollo de proyectos usando microcontroladores, Microprocesadores y PLC’s.

Desarrollo de interfases. Proyectos de electrónica

.

Facilidad de comunicaciónManejo de grupo

Motivar al autoestudio, al razonamiento y la investigación.

Realizar analogías y comparaciones en forma simple.

Manejo de los nuevos modelos educativos y de las TIC

Compromiso social.Responsabilidad.Ética.Superación docente y profesional.CooperativaInvestigación

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

________________________________Ing. Domitilo Libreros

PROFESOR COLABORADOR

___________________________________Ing. Guillermo Santillán GuevaraSUB DIRECTOR ACADEMICO

M. en C. Jesús Reyes GarcíaDIRECTOR DE LA UNIDAD

FECHA: Agosto 2010

sistemas de control de modelos automotrices

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