10--SYLLABUS-CONTROL-III

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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
 FACULTAD DE INGENIERÍA 
 SYLLABUS 
 FACULTA DE INGENIERÍA 
 
NOMBRE DEL DOCENTE 
 
ESPACIO ACADÉMICO: CONTROL III 
Obligatorio ( ) : Básico ( ) Complementario ( ) CÓDIGO: 69 (En créditos) 
Electivo ( X ) : Intrínsecas ( X ) Extrínsecas ( ) 510501 (En horas) 
 
NUMERO DE ESTUDIANTES: GRUPO: 
 
 NÚMERO DE CREDITOS: 3 
 
TIPO DE CURSO: TEÓRICO PRACTICO TEO-PRAC: 
Alternativas metodológicas: 
Clase Magistral ( X ), Seminario ( ), Seminario – Taller ( ), Taller ( ), Prácticas ( X ), 
Proyectos tutoriados ( ), Otro: __E-LEARNING_________ 
 
HORARIO: 
 
DIA HORAS SALON 
 
 
I. JUSTIFICACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO 
 
Este curso presenta una introducción de los sistemas dinámicos no lineales, realizando una 
revisión sobre conceptos de estabilidad, como el plano de fase, y la estabilidad en el 
sentido de Lyapunov; linealización y diseño de controladores como lo son los controladores 
realimentados, controladores óptimos y una revisión sobre los controladores inteligentes. Al 
finalizar el curso el estudiante será capaz de determinar la estabilidad, posibles 
linealizaciones, y diseño de controladores para sistemas no lineales. Así como de obtener 
las bases para profundizar en la investigación de esta categoría de sistemas dinámicos. 
 
 
PRERREQUISITO: (Ecuaciones diferenciales, Sistemas Lineales, Sistemas Dinámicos, 
 
Control Clásico, Control Digital.) 
1. Ecuaciones diferenciales. 
2. Modelamiento de sistemas. 
3. Estabilidad de sistemas lineales. 
4. Transformada de Laplace. 
5. Diseño de Controladores clásicos. 
6. Discretización. 
7. Control digital. 
 
NOTA: Los prerrequisitos y correquisitos requeridos son conceptuales 
 
II. PROGRAMACION DEL CONTENIDO 
 
OBJETIVO GENERAL 
 
El estudiante comprenderá la diferencia entre sistemas dinámicos lineales, y sistemas 
dinámicos no lineales, podrá realizar un análisis del comportamiento de sistemas y estabilidad 
para sistemas no lineales, así como la linealización de un sistema no lineal. Así mismo, el 
estudiante tendrá la capacidad de diseñar controladores óptimos y controladores inteligentes. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 
1. Presentación de los sistemas lineales, estudio de las diferencias entre un sistema lineal y 
un sistema no lineal, revisión del plano de fase. 
2. Revisión del concepto del punto de equilibrio, tipos de puntos de equilibro y su 
correspondiente interpretación. 
3. Linealización de un sistema no lineal, para una región de comportamiento lineal. 
4. Estudio de la estabilidad en el sentido de Lyapunov, para sistemas lineales y no lineales. 
5. Revisión del concepto de control óptimo, diseño de controladores óptimos LQR. 
6. Diseño de controladores inteligentes, difusos y neuronales. 
 
 
 
COMPETENCIAS DE FORMACIÓN: 
 
 
Competencias de contexto 
 
1. Análisis del entorno, desde el punto de vista de la teoría de los sistemas, y ciencias de la 
complejidad. 
2. Valoración del trabajo productivo. 
 
Competencias básicas 
 
3. Habilidad comunicativa (interpretativa, comunicativa y propositiva). 
4. Comprensión de textos en una segunda lengua. 
5. Pensamiento crítico y analítico de la sociedad, basados en conocimientos científicos. 
6. Pensamiento lógico-espacial. 
7. Capacidad para modelar fenómenos y procesos físicos, económicos y sociales. 
8. Diseño de proyectos, mediante el modelamiento de sistemas. 
 
Competencias laborales 
 
9. Capacidad para el trabajo en equipo. 
10. Resolución de problemas prácticos con criterios de ingeniería. 
11. Habilidad para operar adecuadamente instrumentación electrónica. 
12. Creatividad para el análisis, el diseño, evaluación y gestión de sistemas y procesos. 
13. Habilidad para el diseño de sistemas controlados, diseño e implementación de 
controladores. 
14. Modelamiento en computadora, simulación de fenómenos. 
 
PROGRAMA SINTÉTICO: 
 
 
Sistemas no Lineales. 
 
Tipos de no Linealidades. 
 
Plano de Fase. 
 
Estabilidad en el sentido de Lyapunov. 
 
Introducción al control óptimo, control LQR. 
 
Control difuso. 
Control neuronal. 
 
III. ESTRATEGIAS 
 
Metodología Pedagógica y Didáctica: 
 
1. Clases magistrales por parte del docente. 
2. Evaluaciones periódicas, algunas anunciadas previamente, algunas no anunciadas, de no 
más de 30 minutos, sobre los temas vistos en clase. 
3. Realización de proyectos prácticos sobre los temas vistos en clase. 
4. Lecturas complementarias sobre los temas vistos, y revisión de artículos publicados, 
discusión en clase sobre los mismos, evaluación o realización de trabajos de diseño y 
simulación. 
5. Trabajos para la casa, sobre diseño y simulación de los temas tratados en clase. 
 
 Horas Horas Horas Total Horas Créditos 
 profesor/semana Estudiante/semana Estudiante/semestre 
 
Tipo de Curso TD TC TA (TD + TC) (TD + TC +TA) X 16 semanas 
Asignatura 4 2 3 6 9 144 3 
 
Trabajo Presencial Directo (TD): trabajo de aula con plenaria de todos los estudiantes. 
Trabajo Mediado_Cooperativo (TC): Trabajo de tutoría del docente a pequeños grupos o de forma 
individual a los estudiantes. 
Trabajo Autónomo (TA): Trabajo del estudiante sin presencia del docente, que se puede realizar en 
distintas instancias: en grupos de trabajo o en forma individual, en casa o en biblioteca, laboratorio, etc.) 
IV. RECURSOS 
 
Tablero cuadriculado en acrílico, marcador y borradores. Computador con Video Beam, 
software licenciados Matlab con al menos los siguientes toolboxes :Control Systems, Fuzzy 
logic, Neural Networks, Simulink. Software Labview recomendado, Excel recomendado. Es 
necesario para algunas sesiones la disponibilidad de Laboratorio con al menos 6 equipos, con 
los siguientes componentes: 1 osciloscopio, 1 generador, 1 fuente DC dual, 1 multímetro, 3 
sondas, 4 conectores, 4 caimanes. 
 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
TEXTOS GUÍA 
 
1. Khalil, H., Nonlinear Systems, 3nd Ed., Macmillan, 2002 
2. Zak Stanislaw: Systems and Control; School of Electrical and Computer 
Engineering, Purdue University, Ed Oxford University Press. 2001 
3. Eronini-Umez-Eronini . Dinámica de sistemas y control, Thompson, 2001. 
4. 
 
 
TEXTOS COMPLEMENTARIOS 
 
1. Vidyasagar, M. Nonlinear systems analisis. SIAM, 2002. 
2. Ceron, María Marta. Notas de clase de sistemas no lineales. Departamento de 
electrónica. Universidad Nacional del Rosario - Argentina. 2000. 
3. M. Norgaard, O. Ravn, N.K. Poulsen, L.K.Hansen, Neural Networks for Modelling 
and Control of Dynamic Systems, Springer, Technical University of Denmark. 2003. 
4. S. Haykin, Neural Networks: A Comprehensive Foundation, Upper Saddle River, 
NJ: Prentice-Hall, 1999. 
5. Isasi Viñuela Pedro, Galván León Inés: Redes Neuronales Artificiales Un 
Enfoque Práctico. Prentice Hall. 2004. 
6. D. Driankov, H. Hellendoorn and M. Reinfrank. An Introduction to Fuzzy Control. 
Springer-Verlag. Adaptive Fuzzy Systems and Control Design and Stability 
Analysis. Li-Xin Wang. University of California at Berkeley. PTR Prentice Hall. 
Brown. H & Harris. C, 1994. 
 
Martín del Brío y Alfredo Sanz Molina. Redes Neuronales y Sistemas Borrosos. 
 
Bonifacio Ed. RAMA. 2001 
 
REVISTAS 
1. Transactions on Control Systems. IEEE Control System Society. 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIRECCIONES DE INTERNET 
 
http://www.control.lth.se/~funonlin/ 
http://www.theorem.net/control.html 
 
V. ORGANIZACIÓN / TIEMPOS 
 
Espacios, Tiempos, Agrupamientos: 
 
 
PROGRAMA POR SEMANAS: incluye evaluaciones parciales, proyectos y examen final. 
Cada semana supone 4 horas de trabajo dirigido en clase, y 12 o más de trabajo 
independiente. 
 
1° SEMANA: 
 
Introducción. Justificación control No Lineal, casos de sistemas no lineales, tipos de no 
linealidades. 
 
2° SEMANA: 
 
Sistemas de segundo orden, planos de fase, ciclos límites, ejemplos, evaluación parcial.3° SEMANA: 
 
Estabilidad sistemas estacionarios, Puntos de equilibrio y plano de fase, estudio 
de el comportamiento de los puntos de equilibrio en el plano de fase. 
 
4° SEMANA: 
 
Linealización alrededor del punto de equilibrio, Jacobiano, estabilidad en el sentido de 
Lyapunov y estabilidad local, evaluación parcial. 
 
5° SEMANA: 
 
Estabilidad en el sentido de Lyapunov, principio de invarianza. 
 
6° SEMANA: 
 
Segundo método de Lyapunov para análisis de estabilidad, evaluación Parcial. 
 
7° SEMANA: 
 
Introducción al Control Optimo. Alcance en cálculos de variación, ecuación de Euler – 
Lagrange. 
 
 
 
8° SEMANA: 
 
Regulador Cuadrático Lineal LQR, ecuación de Riccati, principios de pontryagin. 
Revisión primer proyecto práctico. 
 
9° SEMANA: 
 
Criterios de diseño para el Regulador Cuadrático Lineal LQR, evaluación parcial. 
 
10° SEMANA: 
 
Introducción a la lógica difusa, operadores difusos, conjuntos difusos, universos 
difusos, modelamiento de sistemas usando lógica difusa, reglas difusas. 
 
11° SEMANA: 
 
Fusificación, aplicación del operador difuso, agregación y defusificación en lógica 
difusa, tipo de implicaciones. Evaluación parcial 
 
12° SEMANA: 
 
Aplicación de la lógica difusa para diseño de Controladores, controles difusos, 
paradigmas del control difuso, control proporcional derivativo en lógica difusa. 
 
13° SEMANA: 
 
Introducción a las redes neuronales, el perceptron, entrenamiento del perceptron. 
 
14° SEMANA: 
 
Perceptrón multicapa, algoritmo del descenso por el gradiente, entrenamiento 
de redes neuronales. Identificación de sistemas por redes neuronales. 
 
15° SEMANA: 
 
Control con redes neuronales, tipos de estructuras de controladores neuronales, 
paradigmas del control neuronal. 
 
16° SEMANA: 
 
Controladores neuro difusos, evaluación parcial, revisión segundo proyecto práctico. 
 VI. EVALUACIÓN 
 
 
 
P
R
IM
E
R
A
 TIPO DE EVALUACIÓN FECHA PORCENTAJE 
 
 
 
N
O
T
A
 
Promedio de las evaluaciones parciales, De la primera 25% 
 
trabajos y tareas propuestas. semana 
 
 
hasta la 
 
 
 
 
 semana 8 
 
 
S
E
G
U
N
D
A
 Primer proyecto práctico. Semana 8. 20% 
 
N
O
T
A
 
 
 
 
 
 Promedio de las evaluaciones parciales, De la semana 25% 
 
T
E
R
C
E
R
A
 N
O
T
A
 trabajos y tareas propuestas. 9 gasta la 
 
 
 semana 16. 
 
 
 
 
 
 
F
IN
A
L
 Examen final escrito y segundo proyecto práctico Semana 16 y 30% 
 
 fecha 
 
 programada 
 
 
E
X
A
M
. 
 del examen 
 
 final. 
 
 
 
 
ASPECTOS A EVALUAR DEL CURSO 
 
 
1. Evaluación del desempeño docente 
 
2. Evaluación de los aprendizajes de los estudiantes en sus dimensiones: individual/grupo, 
 
 teórica/práctica, oral/escrita.