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Taller 24 · Control

Simulacro del Parcial 2

Ocho problemas como los del examen. Intenta cada uno en papel con cronómetro (90 minutos en total), comprueba tus números en el simulador y solo después abre los pasos. Si fallas uno, el taller donde está explicado aparece al lado.

⏱ 90 minutos
De dónde sale esto. Calibrado con los temas de la Unidad 3 del programa 2026-II y con el estilo de los parciales de Mojica-Nava (diseñar, justificar, comprobar). Todos los números se verificaron en verif/verif_control_p2.py con python-control.
En este taller

1 Cómo usar este simulacro

Antes de calcular, las preguntas de siempre: ¿dónde está el lazo?, ¿qué me piden?, ¿cuántas entradas hay? En PID hay una cuarta: ¿en qué forma vienen las ganancias?

Ruta: «lazo, señal, entradas, forma»
  1. Lee los ocho enunciados y empieza por el que más seguro te sientas.
  2. Escribe en papel cada paso con su porqué; el profe califica la justificación.
  3. Comprueba tus ganancias en el simulador de la sección 2.
  4. Abre los pasos solo después. Si fallaste, ve al taller indicado.
Mnemotecnia «Lazo, señal, entradas, forma.» Las tres preguntas del Parcial 1 (control desarmado) más la del PID: ¿K_p,K_i,K_d o K,T_i,T_d? Un K_i leído como 1/T_i cuesta el punto entero.

2 El comprobador

Escoge la planta, escribe tus ganancias en forma paralela y mira la respuesta, el sobreimpulso y los márgenes. Sirve para los problemas 1 a 6.

3 Problemas 1 a 4

1 · PD por ubicación de polos (Taller 18)

Enunciado

Motor G=\dfrac{1}{s(s+1)} con C=K_p+K_d s. Diseñe para \zeta=0{,}707 y t_s=1\ \text{s} (2 %). ¿El sobreimpulso real será el de la fórmula?

2 · PI y error ante rampa (Taller 18)

Enunciado

G=\dfrac{1}{s+2} con PI. Ubique los polos con \zeta=0{,}8 y \omega_n=5. Calcule el error ante una rampa unitaria.

3 · Routh y Ziegler-Nichols (Taller 19)

Enunciado

G=\dfrac{1}{s(s+1)(s+5)}. Encuentre K_u, T_u y el PID de Ziegler-Nichols en forma paralela.

4 · Curva de reacción contra Lambda (Taller 19)

Enunciado

Una prueba de escalón dio K=1, L=0{,}5\ \text{s}, T=3\ \text{s}. Compare ZN PID con Lambda PI (\lambda=0{,}2T). ¿Cuál se pasa más y por qué?

4 Problemas 5 a 8

5 · ¿Hasta dónde sube la integral? (Taller 17)

Enunciado

Motor G=\dfrac{1}{s(s+1)} con PI. ¿Para qué K_p y K_i es estable el lazo cerrado? Escríbalo también en forma ideal.

6 · Compensador de adelanto (Taller 21)

Enunciado

G=\dfrac{K}{s(s+2)}. Se pide K_v=20 y MF\geq50^\circ. Diseñe un adelanto.

7 · Anti-windup (Taller 23)

Enunciado

Un PI (T_i=3\ \text{s}, \lambda/T=0{,}2) opera con u_0=0. Una perturbación exige u_f=-1, pero el actuador llega solo a -0{,}5. Calcule R_S y T_t con la regla 2 y compárelo con la regla clásica.

8 · Pregunta conceptual (Taller 22)

Enunciado

Un operador se queja de que cada cambio de referencia produce un golpe enorme en la válvula, pero la respuesta a las perturbaciones le gusta. ¿Qué cambia sin tocar K_p, K_i ni K_d? Justifique.

5 Ahora tú: variantes

Las mismas ideas con otros números, para no quedarte con los resultados de memoria.

6 Ponte a prueba

7 La hoja de ruta para la víspera

  1. Forma del PID: paralela K_p+K_i/s+K_ds; ideal K_i=K/T_i, K_d=KT_d.
  2. Ecuación característica: s\,D_G+(K_ds^2+K_ps+K_i)N_G=0. Routh con letras.
  3. Diseño por polos: \zeta de M_p, \sigma=4/t_s, iguala, y nombra el cero del controlador.
  4. Ziegler-Nichols: (K,L,T)\to1{,}2T/(KL),\,2L,\,0{,}5L; (K_u,T_u)\to0{,}6K_u,\,T_u/2,\,T_u/8.
  5. Lambda: K_p=T/(K(\lambda+L)), T_i=T.
  6. Bode: MF=180^\circ+\angle L(j\omega_c), \zeta\approx MF/100; T_i=10/\omega_c.
  7. Adelanto: \alpha=\frac{1-\sin\phi_m}{1+\sin\phi_m}, \omega_m=\sqrt{zp}, primero el error.
  8. Anti-windup: \dot u_I=K_ie+(u_{sat}-u_c)/T_t; T_t=\alpha T_i con la regla 2.
  9. Dos grados de libertad: b, c mueven ceros, no polos.
Para cerrar

Si algo no salió, vuelve al taller del problema. La víspera, solo esta hoja y las recetas de los talleres 16 a 23.

Responde las ocho preguntas para cerrar el taller.

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