Ingeniería de control moderna, 5ta Edición – Katsuhiko Ogata
Introducción:
Este libro introduce conceptos importantes en el análisis y diseño de sistemas de control. Los lectores encontrarán un libro de texto claro y comprensible para seguir un curso en la universidad sobre sistemas de control. Está escrito para estudiantes de ingeniería mecánica, eléctrica, aeroes- pacial o química. Se supone que el lector ha completado los siguientes prerrequisitos: cursos de carácter introductorio sobre ecuaciones diferenciales, transformada de Laplace, análisis vecto- rial-matricial, análisis de circuitos, mecánica y termodinámica.
Las revisiones principales hechas en esta edición son como sigue:
Se ha ampliado la utilización de MATLAB para obtener la respuesta de sistemas de control a diferentes entradas.
Se demuestra la utilidad del enfoque de optimización computacional con MATLAB.
A lo largo de todo el libro se han añadido nuevos problemas como ejemplos.
Con el fin de proporcionar espacio a temas más importantes se han suprimido ciertos materiales de ediciones previas que tienen una importancia secundaria. Los grafos de flujo de señal se han eliminado del libro. También se suprimió un capítulo sobre la transformada de Laplace. En su lugar se presentan las tablas de transformada de Laplace y el desarrollo en fracciones simples con MATLAB en los Apéndices A y B respectivamente.
En el Apéndice C se da un corto resumen sobre el análisis vectorial-matricial.
Esta edición de Ingeniería de Control Moderna está organizada en diez capítulos. El contenido del libro es el siguiente: El Capítulo 1 presenta una introducción a los sistemas de control. El Capítulo 2 trata el modelado matemático de sistemas de control. Se presenta también en este capítulo una técnica de linealización de modelos matemáticos no lineales. El Capítulo 3 analiza el modelado matemático de los sistemas mecánicos y eléctricos. El Capítulo 4 trata el modelado de los sistemas fluídicos (tales como sistemas de nivel de líquido, sistemas neumáticos y sistemas hidráulicos) y sistemas térmicos.
El Capítulo 5 trata el análisis de la respuesta transitoria y el estado estacionario de los sistemas de control. MATLAB se utiliza extensivamente para el análisis de la respuesta transitoria. El capítulo presenta el criterio de estabilidad de Routh para el análisis de estabilidad de los sistemas de control. También se estudia el criterio de estabilidad de Hurwitz.
El Capítulo 6 aborda el análisis y diseño de sistemas de control mediante el lugar de las raíces, incluyendo los sistemas con realimentación positiva y los sistemas condicionalmente estables. Se estudia con detalle la representación del lugar de las raíces con MATLAB. Se estudia el método del lugar de las raíces para el diseño de compensadores de adelanto, retardo y retardo- adelanto.
El Capítulo 7 presenta el análisis y diseño de sistemas de control mediante la respuesta en frecuencia. Se trata el criterio de estabilidad de Nyquist de una forma fácilmente comprensible. Se analiza el método de los diagramas de Bode para el diseño de compensadores de adelanto, retardo y retardo-adelanto.
El Capítulo 8 estudia los controladores PID básicos y modificados. Se presentan con cierto detalle los métodos computacionales (en MATLAB) para obtener valores óptimos de los parámetros de los controladores que satisfacen ciertos requisitos de las características de la respuesta escalón.
El Capítulo 9 presenta un análisis básico de los sistemas de control en el espacio de estados. Se introducen los conceptos de controlabilidad y observabilidad.
El Capítulo 10 analiza el diseño de sistemas de control en el espacio de estados. El estudio incluye la asignación de polos, observadores de estado y control óptimo cuadrático. Al final del capítulo se presenta un análisis introductorio de los sistemas de control robusto.
El libro se ha estructurado con la finalidad de facilitar la comprensión gradual de la teoría del control al estudiante. Se ha tratado de evitar cuidadosamente razonamientos con un fuerte contenido matemático en la presentación del material. Se proporcionan demostraciones matemáticas cuando contribuyen a la comprensión de los temas presentados.
Tabla de contenido:
- Prólogo
- Capítulo 1. Introducción a los sistemas de control
- Capítulo 2. Modelado matemático de sistemas de control
- Capítulo 3. Modelado matemático de sistemas mecánicos y sistemas eléctricos
- Capítulo 4. Modelado matemático de sistemas de fluidos y sistemas térmicos
- Capítulo 5. Análisis de la respuesta transitoria y estacionaria
- Capítulo 6. Análisis y diseño de sistemas de control por el método del lugar de las raíces
- Capítulo 7. Análisis y diseño de sistemas de control por el método de la respuesta en frecuencia
- Capítulo 8. Controladores PID y controladores PID modificados
- Capítulo 9. Análisis de sistemas de control en el espacio de estados
- Capítulo 10. Diseño de sistemas de control en el espacio de estados
- Apéndice A. Tablas de la transformada de Laplace
- Apéndice B. Método de desarrollo en fracciones simples
- Apéndice C. Álgebra vectorial-matricial
- Bibliografía
- Índice Analítico
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