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所在平台: Coursera |
课程主页: https://www.coursera.org/learn/introduccion-al-analisis-de-sistemas-de-control-con-matlab
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课程名称：使用MATLAB进行控制系统分析导论 课程概述：控制系统在我们的日常生活中无处不在。从洗澡、驾驶汽车到我们的移动方式，这些活动都需要某种度量、比较和调整，以实现期望的性能。为了理解什么是合适的性能，课程利用数学模型来分析这些动态系统。即，在设计自动控制系统之前，首先需要明确其性能标准。 课程大纲： 1. **信号、系统与模型**：在第一模块中，学生将使用MATLAB/Simulink提供的工具来识别信号和系统的概念。学员将初步识别和解释信号与系统的概念，并理解这些概念如何整合成一个动态系统模型。通过微分方程获得的模型将帮助学生在某些假设下对模型进行新解释，从而方便对信号和系统的处理。 2. **瞬态响应、稳定性与误差**：第二模块中，学生将接触瞬态响应、稳定性和稳态误差等分析概念。学员将学习如何在频域和时域之间建立建模关系，并识别如何通过MATLAB的一种工具——控制系统设计师来分析非线性系统。动态线性和时间不变系统的分析概念将在该模块中呈现，整个过程中将充分利用MATLAB/Simulink的工具。 3. **三项PID控制器**：在第三模块中，学生将通过MATLAB/Simulink构建第一种控制策略PID（比例、积分和微分控制）。这一合成将使学员能够建立一个满足特定性能特征的算法，与系统的瞬态响应相关联。模块中将强调在实现这些控制器时遇到的多种问题及其解决方案，并通过一个案例将所学概念整合在一起。 4. **基于状态反馈的控制器设计**：第四模块中，学生将使用MATLAB/Simulink构建基于时间域的控制策略。基于状态反馈的控制器在系统可控时有效，因此需先理解这一概念。验证条件后，将根据所需特性放置闭环系统的极点。由于研究的系统是一输入一输出，可以应用Ackerman公式进行设计，最后通过一个关于倒立摆的案例来整合所学的概念。 本课程旨在通过实践与理论结合，让学生深入理解控制系统分析的基本原理与应用。
Name:Señales, Sistemas y Modelos
Description:En este primer módulo, los estudiantes utilizarán las herramientas que provee MATLAB/Simulink para identificar los conceptos de señales y sistemas. Para ello, se identificarán e interpretarán en primera instancia los conceptos de señales y sistemas, y cómo estos se integran en un modelo que representará dicho sistema dinámico. Luego, se buscará interpretar el sentido del modelo obtenido por medio de ecuaciones diferenciales, lo cual llevará al estudiante a obtener una nueva interpretación del modelo bajo ciertas suposiciones que facilitará la manipulación de señales y sistemas.
Name:Respuesta transitoria, estabilidad y error
Description:En este segundo módulo, los estudiantes se enfrentarán a conceptos de análisis como lo son la respuesta transitoria, la estabilidad y el error en estado estacionario. Para ello, en primera instancia se verá cómo las relaciones de modelamiento entre el dominio frecuencial y el temporal se pueden logar, con el fin de utilizar sus respectivas herramientas analíticas. Luego, los estudiantes identificarán cómo analizar un sistema no lineal por medio de un herramienta de Matlab conocida como Control Systems Designer. Finalmente, los conceptos de análisis de sistemas dinámicos lineales e invariantes en el tiempo se presentarán, y todo esto siempre con las ayudas que proveen las herramientas de Matlab/Simulink®.
Name:Controlador de tres términos PID
Description:En este tercer módulo, los estudiantes utilizarán las herramientas que provee Matlab/Simulink® para construir la primera estrategia de control denominada PID. Las siglas corresponden a la parte proporcional, integral y derivativa del error de seguimiento en estado estacionario (aunque habrá una serie de variantes como se verá a lo largo del módulo). Esta síntesis, permitirá construir un algoritmo que cumpla ciertas características de desempeño asociadas a la respuesta transitoria del sistema. Múltiples problemas emergen en la implementación de estos controladores, de los cuales se hace énfasis en algunos y de paso cómo deberían solucionarse. Finalmente, se presentará una aplicación del algoritmo estudiado en un ejercicio que busca integrar los conceptos vistos hasta el momento.
Name:Diseño de controladores basados en retroalimentación de estado
Description:En este cuarto módulo, los estudiantes utilizarán las herramientas que provee Matlab/Simulink® para construir una estrategia de control basada en el dominio del tiempo. Los controladores basados en retroalimentación de estado son válidos siempre y cuando el sistema sea controlable, por lo cual se arranca por entender este concepto. Una vez se haya verificado dicha condición, se procede a ubicar los polos del sistema en lazo cerrado de acuerdo a las características deseadas. Como los sistemas que se estudian son de una entrada y una salida, se podrá aplicar la fórmula de Ackerman para este diseño. Finalmente, un ejercicio integrador aplicará los conceptos vistos en un péndulo invertido sobre un carro que se desplaza.
Los sistemas de control están presentes en el día a día de nuestras vidas. Cuando tomamos una ducha, cuando conducimos un vehículo, o incluso cuando nos desplazamos, dichas actividades necesitan de algún tipo de medida, comparación y ajuste, para lograr un desempeño deseado. Para lograr entender qué significa un desempeño adecuado, recurrimos a modelos matemáticos que nos permitan analizar dichos sistemas dinámicos. Es decir, para diseñar un sistema de control automático, en primera instancia te
