Incluye CD-ROM, nº inv. RE0129

CONTENIDO
1. Introducción 1
1.1 Introducción 2
1.2 Historia de sistemas de control 4
1.3 El ingeniero de sistemas de control 9
1.4 Características de respuesta y configuraciones de un sistema 10
1.5 Objetivos del análisis y diseño 14
Introducción al estudio de un caso real 17
1.6 El proceso de diseño 21
1.7 Diseño asistido por computadora 26
Resumen 28
Preguntas de repaso 29
Problemas 29
Bibliografía 35
2. Modelado en el dominio de la frecuencia 37
2.1 Introducción 38
2.2 Repaso de la transformada de Laplace 39
2.3 La función de transferencia 49
2.4 Funciones de transferencia de redes eléctricas 52
2.5 Funciones de transferencia de un sistema mecánico traslacional 68
2.6 Funciones de transferencia de un sistema mecánico rotacional 76
2.7 Funciones de transferencia para sistemas con engranes 82
2.8 Funciones de transferencia de un sistema electromecánico 87
2.9 Analogías de un circuito eléctrico 94
2.10 No linealidades 97
2.11 Linealización 99
Estudio de un caso real 105
Resumen 109
Preguntas de repaso 109
Problemas 110
Bibliografía 125
3. Modelado en el dominio del tiempo
3.1 Introducción 128
3.2 Algunas observaciones 129
3.3 La representación general en el espacio de estados 133
3.4 Aplicación de la representación en el espacio de estados 136
3.5 Conversión de una función de transferencia al espacio de estados 144
3.6 Conversión del espacio de estados a función de transferencia 151
3.7 Linealización 154
Estudio de un caso real 157
Resumen 162
Preguntas de repaso 163
Problemas 163
Bibliografía 172
4. Respuesta de tiempo
4.1 Introducción 175
4.2 Polos, ceros y respuesta del sistema 175
4.3 Sistemas de primer orden 179
4.4 Sistemas de segundo orden: introducción 182
4.5 El sistema general de segundo orden 188
4.6 Sistemas de segundo orden subamortiguados 191
4.7 Respuesta de sistema con polos adicionales 202
4.8 Respuesta de un sistema con ceros 207
4.9 Efecto de no linealidades sobre respuesta en tiempo 212
4.10 Solución mediante las transformadas de Laplace a las ecuaciones de estado 216
4.11 Solución en el dominio del tiempo a las ecuaciones de estado 219
Estudio de un caso real 227
Resumen 232
Preguntas de repaso 234
Problemas 235
Problemas de diseño 245
Bibliografía 249
5. Reducción de subsistemas múltiples
5.1 Introducción 251
5.2 Diagramas de bloques 251
5.3 Análisis y diseño de sistemas realimentados 261
5.4 Gráficas de flujo de señales 264
5.5 Regla de Mason 267
5.6 Gráficas de flujo de señales a partir de ecuaciones de estado 270
5.7 Representaciones alternativas en el espacio de estados 273
5.8 Transformaciones de similitud 283
Estudio de un caso real 295
Resumen 301
Preguntas de repaso 302
Problemas 303
Problemas de diseño 320
Bibliografía 323
6. Estabilidad
6.1 Introducción 325
6.2 Criterio de Routh-Hurwitz 329
6.3 Criterio de Routh-Hurwitz: casos especiales 332
6.4 Criterio de Routh-Hurwitz: ejemplos adicionales 340
6.5 Estabilidad en el espacio de estados 348
Estudio de un caso real 351
Resumen 353
Preguntas de repaso 354
Problemas 354
Problemas de diseño 362
Bibliografía 365
7. Errores en estado estable
7.1 Introducción 368
7.2 Error en estado estable para sistemas con realimentación unitaria 372
7.3 Constantes de error estático y tipo de sistema 378
7.4 Especificaciones de error en estado estable 383
7.5 Error en estado estable para perturbaciones 385
7.6 Error en estado estable para sistemas con realimentación no unitaria 388
7.7 Sensibilidad 392
7.8 Error en estado estable para sistemas en el espacio de estados 395
Estudio de un caso real 399
Resumen 402
Preguntas de repaso 403
Problemas 404
Problemas de diseño 418
Bibliografía 421
8. Técnicas del lugar geométrico de las raíces 422
8.1 Introducción 423
8.2 Definición del lugar geométrico de las raíces 427
8.3 Propiedades del lugar geométrico de las raíces 430
8.4 Trazado del lugar geométrico de las raíces 433
8.5 Afinación del trazo 438
8.6 Un ejemplo 449
8.7 Diseño de la respuesta transitoria por medio del ajuste de la ganancia 452
8.8 Lugar geométrico de las raíces generalizado 458
8.9 Lugar geométrico de las raíces para sistemas con realimentación positiva 459
8.10 Sensibilidad de los polos 463
Estudio de un caso real 465
Resumen 470
Preguntas de repaso 471
Problemas 472
Problemas de diseño 487
Bibliografía 494
9. Diseño por medio del lugar geométrico de las raíces 495
9.1 Introducción 496
9.2 Mejoramiento de error en estado estable por medio de compensación en cascada 499
9.3 Mejoramiento de la respuesta transitoria por medio de compensación en cascada 510
9.4 Mejoramiento del error en estado estable y respuesta transitoria 527
9.5 Compensación mediante realimentación 543
9.6 Construcción física del compensador 554
Estudio de un caso real 560
Resumen 566
Preguntas de repaso 567
Problemas 568
Problemas de diseño 578
Bibliografía 584
10. Técnicas de respuesta en frecuencia 585
10.1 Introducción 586
10.2 Aproximaciones asintóticas: trazas de Bode 593
10.3 Introducción al criterio de Nyquist 614
10.4 Trazado de un diagrama de Nyquist 619
10.5 Estabilidad por medio del diagrama de Nyquist 626
10.6 Margen de ganancia y margen de fase por medio del diagrama de Nyquist 630
10.7 Estabilidad, margen de ganancia y margen de fase por medio de trazas de Bode 633
10.8 Relación entre respuestas transitoria en lazo cerrado y la respuesta en frecuencia en lazo cerrado 636
10.9 Relación entre respuestas en frecuencia en lazo cerrado y en lazo abierto 640
10.10 Relación entre las respuestas transitorias en lazo cerrado y en frecuencia en lazo abierto 646
10.11 Características del error en estado estable a partir de respuesta en frecuencia 650
10.12 Sistemas con tiempo de retardo 655
Estudio de un caso real 665
Resumen 667
Preguntas de repaso 668
Problemas 669
Bibliografía 682
11. Diseño por medio de la respuesta en frecuencia 684
11.1 Introducción 685
11.2 Respuesta transitoria por medio de ajuste de ganancia 686
11.3 Compensación de atraso de fase 690
11.4 Compensación de adelanto de fase 694
11.5 Compensación de adelanto-atraso de fase 701
Estudio de un caso real 707
Resumen 709
Preguntas de repaso 710
Problemas 711
Problemas de diseño 717
Bibliografía 718
12. Diseño por medio del espacio de estados 719
12.1 Introducción 720
12.2 Diseño de controlador 721
12.3 Controlabilidad 728
12.4 Métodos alternos al diseño de un controlador 733
12.5 Diseño del observador 738
12.6 Observabilidad 746
12.7 Métodos alternos al diseño de un observador 750
12.8 Diseño del error en estado estable por medio de control integral 757
Estudio de un caso real 761
Resumen 766
Preguntas de repaso 768
Problemas 769
Problemas de diseño 774
Bibliografía 776
13. Sistemas de control digital 778
13.1 Introducción 779
13.2 Modelado de la computadora digital 783
13.3 La transformada z 786
13.4 Funciones de transferencia 792
13.5 Reducción de diagramas de bloques 795
13.6 Estabilidad 798
13.7 Errores en estado estable 806
13.8 Respuesta transitoria en el plano z 811
13.9 Diseño de la ganancia sobre el plano z 813
13.10 Compensación en cascada a través del plano z 817
13.11 Implementación de un compensador digital 821
Estudio de un caso real 824
Resumen 829
Preguntas de repaso 830
Problemas 831
Problemas de diseño 837
Bibliografía 838
Apéndice A Lista de símbolos 839
Apéndice B Tutorial de MATLAB 843
Apéndice C Tutorial de Simulink de MATLAB 897
Apéndice D Tutorial de herramientas GUI de MATLAB 911
Apéndice E Tutorial de las rutinas de matemática simbólica de MATLAB 924
Apéndice F Obtención de un diagrama esquemático para un motor de cd 936
Glosario 940
Respuestas a problemas seleccionados 949
Créditos 955
índice 957