Páginas:
580
Edición:
1
Fecha de publicación:
27/09/2013
ISBN:
9788426720825
Formato:
21x24 cms

MECATRÓNICA

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CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

Es una obra de Texto dirigida a estudiantes de las carreras de ingeniería mecatrónica, robótica, electrónica, sistemas, eléctrica, industrial, computación e informática, Ingeniería de Diseño y Automatización Electrónica. Proporciona un panorama interdisciplinario general y profundo en el campo de la Mecatrónica.

Los iconos colocados a lo largo del libro resaltan las referencias a los múltiples recursos en línea que incluyen videos explicativos y códigos de Matlab. Las competencias esperadas del alumno se detallan al inicio de cada capítulo y, establecen con claridad metas y expectativas de aprendizaje. Desarrolla una metodología original para coordinar las actividades técnicas asociadas con proyectos de ingeniería mecatrónica, sus puntos de control y elementos esenciales para asegurar la satisfacción del cliente (contenido WEB). Una metodología que ha probado ser efectiva para crear tecnología propia en proyectos académicos e industriales.

Plataforma de contenidos interactivos                                                          XXI

Página Web del libro                                                                                            XXII

Prólogo                                                                                                                     XXVII

Capítulo 1
Mecatrónica                                                                                                                  1

1.1 Introducción                                                                                                                     3
1.2 Origen de la mecatrónica                                                                                              5
1.2.1 ¿ Qué es mecatrónica ?                                                                                               9
Mecatrónica como área de investigación ( Recurso Web: archivos PDF)               11
1.2.2 Elementos fundamentales de la mecatrónica                                                      12

1.3 Sistemas mecatrónicos                                                                                                16
1.3.1 El automóvil como un sistema mecatrónico                                                        19
1.3.2 Aparatos electrodomésticos como sistemas mecatrónicos                              24
Aplicaciones de mecatrónica ( Recurso Web: archivos PDF)                                   25
1.4 Sensores y transductores                                                                                           26
Sensores y transductores (Recurso Web: archivos PDF)                                         28
Aplicaciones de sensores y transductores (Recurso Web: archivos PDF)            28

1.5 Actuadores                                                                                                                  29
Actuadores (Recurso Web: archivos PDF)                                                                 29
1.6 Sistemas de control                                                                                                   30
Aplicaciones de sistemas de control (Recurso Web: archivos PDF y vídeos)     32
Sistemas de control (Recurso Web: archivos PDF)                                                  32
1.7 Sistemas neumáticos                                                                                                32
Neumática (Recurso Web : archivos PDF)                                                                33
1.8 Sistemas hidráulicos                                                                                                34
Hidráulica (Recurso Web: archivos PDF)                                                                  34
1.9 Electrónica e informática                                                                                        35
Electrónica e informática (Recurso Web: archivos PDF)                                       36
Aplicaciones de electrónica e informática (Recurso Web: archivos PDF y vídeos)    36
1.10 Resumen                                                                                                                   37
1.11 Referencias selectas                                                                                                38
1.12 Problemas propuestos                                                                                           40

Capítulo 2
Matlab para mecatrónica                                                                                   41 

2.1 Introducción                                                                                                              43
2.2 Programación en MATLAB                                                                                    44
2.2. Variables                                                                                                                   45
2.2.2 Números                                                                                                                 46
2.2.3 Operadores                                                                                                             49
2.2.4 Matrices                                                                                                                   53
2.2.5 Arreglos                                                                                                                    58
2.2.6 Funciones importantes para matrices y arreglos                                             61
2.2.7 Gráficas                                                                                                                      62
2.2.8 Funciones                                                                                                                  68
2.2.9 Funciones archivo                                                                                                    69
2.2.10 Instrucciones de control de flujo                                                                         74
2.2.11 Instrucciones condicionales                                                                                  84
Simulink(Recurso Web: archivos PDF)                                                                           95
Guide (Recurso Web: archivos PDF)                                                                                95
2.3 Resumen                                                                                                                          95
2.4 Referencias selectas                                                                                                       96
2.5 Problemas propuestos                                                                                                    97

Capítulo 3
Sensores  y transductores                                                                                        99

3.1 Introducción                                                                                                                     101
3.1.1 Clasificación de sensores                                                                                             103
3.1.2 Características de los sensores                                                                                  104
3.2 Sensores de temperatura                                                                                               106
3.2.1 Termistor                                                                                                                        123
3.2.3 Dispositivo térmico resistivo                                                                                      124
3.3 Sensores de posición                                                                                                       126
3.3.1 Resolvers                                                                                                                         126
3.3.2 Potenciómetros                                                                                                              127
3.3.3 Encoders                                                                                                                          129
3.3.4 Encoder Absoluto                                                                                                          132
3.3.5 Encoder magnético                                                                                                        133
3.4 Sensores de propósito general                                                                                        134
3.4.1 Sensores de fuerza / par                                                                                                134
3.4.2 Sensores generales                                                                                                         137
3.5 Resumen                                                                                                                              141
3.6 Referencias selectas                                                                                                          143
3.7 Problemas propuestos                                                                                                      144

Capítulo 4
Actuadores eléctricos                                                                                                 147

4.1 Introducción                                                                                                                      149
4.2 Funcionamiento  básico de los motores eléctricos                                                    150
4.3 Servomotores                                                                                                                    155
4.3.1 Motor eléctrico                                                                                                               156
4.3.2 Servoamplificador                                                                                                        157
4.3.3 Modos de operación del servomotor                                                                        158
4.3.4 Servomotores de transmisión directa                                                                      160
4.3.5 Aspectos prácticos del servomotor de transmisión directa                                 166
4.3.6 Regiones de operación del servoamplificador                                                        169
4.3.7 Diagrama a bloques de control para sistemas mecatrónicos                               172
Transmisión directa (Recurso Web: archivos PDF)                                                        175
Actuadores neumáticos e hidráulicos (Recurso Web: archivos PDF)                          175
4.4 Motores a pasos                                                                                                                177
4.4.1 Motores a pasos unipolares                                                                                        181
4.4.2 Motores a pasos bipolares                                                                                          187
4.4.3 Terminología técnica de motores a pasos                                                               189
Control de un motor a pasos bipolar (Recurso Web: archivos PDF)                           189
Arduino para control de motores a pasos (Recurso Web: archivos PDF)                   189
4.5 Resumen                                                                                                                            190
4.6 Referencias selectas                                                                                                         191
4.7 Problemas propuestos                                                                                                     192

Capítulo 5
Instrumentación electrónica                                                                                  195

5.1  Introducción                                                                                                                    197
5.2 Amplificadores operacionales                                                                                      199
5.2.1 Amplificador inversor                                                                                                 202
5.2.2 Amplificador sumador inversor                                                                               208
5.2.3 Amplificador no inversor                                                                                           210
5.2.4 Integrador                                                                                                                     211
5.2.5 Diferenciador                                                                                                               213
5.2.6 Amplificador diferencial                                                                                            214
5.2.7 Amplificador de instrumentación                                                                            215
5.2.8 Filtro pasa bajas                                                                                                          217
Amplificadores operacionales (Recurso Web: archivo PDF)                                      218
5.3 Sistema Arduino  para instrumentación electrónica                                             219
5.3.1 Modelos de tarjetas Arduino                                                                                   220
5.3.2 Plataforma electrónica  de las tarjetas Arduino                                                 222
5.3.3 Entorno de desarrollo Arduino                                                                             228
5.3.4 Programación Arduino                                                                                          234
5.3.5 Instrucciones condicionales                                                                                 244
5.3.6 for( ; ; ){…}                                                                                                               246
5.3.7 Instrucción while (){…}                                                                                         247
5.3.8 Instrucción do{…}while()                                                                                     248
5.3.9 Funciones Arduino                                                                                                 248
5.4 Comunicación USB del sistema Arduino y MATLAB                                         255
5.4.1 Configuración en MATLAB                                                                                   256
5.4.2 Configuración con Simulink                                                                                 258
5.5 Resumen                                                                                                                       262
5.6 Referencias selectas                                                                                                   263
5.7 Problemas propuestos                                                                                               263

Capítulo 6
Dinámica                                                                                                                   267

6.1 Introducción                                                                                                                269
6.2 Simulación del modelo dinámico con MATLAB                                                 270
6.2.1 Sistema lineal escalar                                                                                             270
6.2.2 Sistema lineal vectorial                                                                                          273
6.2.3 Sistema dinámicos no lineales                                                                              276
6.3 Modelo dinámico de sistemas mecánicos                                                              281
6.3.1 Cinemática                                                                                                                 282
6.3.2 Cinemática diferencial                                                                                           282
6.3.3 Modelo de energía                                                                                                  283
6.3.4 Ecuaciones de movimiento de Euler- Lagrange                                               283
6.3.5 Algoritmo para la obtención del modo dinámico                                             284
6.4 Sistema masa resorte amortiguador                                                                      285
6.4.1 Sistema masas resorte amortiguador vertical                                                   290
Sistema masa resorte amortiguador ( Recurso Web: archivos PDF, Simuladores)   295
Simulación de sistemas mecánicos (Recurso Web: código fuente en PDF)          295
6.5 Centrífuga                                                                                                                     296
6.6 Péndulo                                                                                                                         302
6.7 Robot de 2 grados de libertad                                                                                   309
Videos de péndulos                                                                                                       318
Diseño de sistemas mecatrónicas (Recurso Web: archivos PDF)                      318
Videos de robots de transmisión directa                                                                 318
6.7.1 Moddelo dinámico de un robot manipulador de n gdl                                       319
6.8 Resumen                                                                                                                         320
6.9 Referencia selectas                                                                                                        321
6.10 Problemas propuestos                                                                                               321

Capítulo 7
Control clásico                                                                                                          325

7.1 Introducción                                                                                                                   327
7.2 Funciones de transferencia                                                                                         331
7.3 Diagrama de bloques                                                                                                   333
7.3.1 Sistema en lazo cerrado con retroalimentación unitaria                                  333
7.3.2 Sistema con bloque G1(s) en el lazo de retroalimentación                              335
7.3.3 Sistema en configuración paralelo                                                                       337
7.3.4 Sistema en cascada o en serie                                                                               338
7.3.5 Programación MATLAB para diagramas de bloques                                       338
7.4 Polos y ceros                                                                                                                344
7.5 Gráficas de Bode                                                                                                         352
Ejemplos prácticos con Bode (Recurso Web: simuladores y código fuente PDF)   356
7.6 Gráficos de Nyquist                                                                                                       372
7.7 Interfaces gráficas de usuario para sistemas lineales                                            375
7.7.1 LTI viewer                                                                                                                    375
7.7.2 Sisotool                                                                                                                         377
7.8 Resumen                                                                                                                          378
7.9 Referencias selectas                                                                                                      380
7.10 Problemas propuestos                                                                                                380

Capítulo 8 
Análisis de sistemas con variables de estado                                               385

8.1 Introducción                                                                                                                 387
8.2 Representación de sistemas en variables de estados                                           389
Laplace: teoría y práctica (Recurso Web: archivos PDF)                                    392
8.2.1 Forma general de variables fase                                                                           396
8.2.2 Variables canónicas del modelo de espacio de estados                                   396
8.2.3 Forma canónica diagonal                                                                                      400
8.2.4 Representación de Jordan                                                                                     401
8.3 Análisis en el dominio del tiempo                                                                           403
8.3.1 Caso escalar                                                                                                                404
8.3.2 Simulación MATLAB para sistemas lineales con entrada escalón              412
8.3.3 Simulación MATLAB para sistemas lineales con entrada rampa                420
8.3.4 Simulación MATLAB para sistemas lineales con entrada impulso              421
8.3.5 Sistemas de segundo orden                                                                                    426
8.3.6 Respuesta a un escalón                                                                                           426
8.3.7 Especificaciones de la respuesta temporal                                                          431
8.4 Controlabilidad y observabilidad                                                                              437
8.4.1 Controlabilidad                                                                                                          438
8.4.2 Observabilidad                                                                                                          444
8.5 Funciones MATLAB para espacio de estados                                                      448
8.5.1 Interconexión entre espacio de estados y funciones de transferencia           455
8.6 Resumen                                                                                                                        466
8.7 Refencias selectas                                                                                                         467
8.8 Problemas propuestos                                                                                                467

Capítulo 9 
Sistemas discretos                                                                                                  471

9.1 Introducción                                                                                                                 473
9.2 Sistemas discretos                                                                                                       474
9.2.1 Muestreo                                                                                                                     475
9.2.2 Retenedor y muestreador de orden cero                                                             476
9.3 Modelo de espacio de estados en tiempo discreto                                                484
9.3.1 Funciones MATLAB para sistemas discretos                                                   488
9.3.2 Versión recursiva del modelo de espacio de estados discreto                         505
9.3.3 Conversión de sistemas discretos a sistemas continuos                                  506
9.3.4 Observabilidad                                                                                                          506
9.3.5 Controlabilidad                                                                                                         507
9.3.6 Transformada Z                                                                                                        509
Ejemplos con transformada Z (Recurso Web: archivos PDF)                          510
9.4 Función de transferencia discreta G(z)                                                                   511
9.4.1 Relación entre las funciones de transferencia pulso G(q) y G(z)                    512
9.4.2 Polos y ceros discretos                                                                                             516
9.5 Métodos de aproximación de sistemas discretos                                                   517
9.6 Resumen                                                                                                                         520
9.7 Referencias selectas                                                                                                      521
9.8 Problemas propuestos                                                                                                 521

Capítulo 10
Control por variables de estado                                                                        525

10.1 Introducción                                                                                                               527
10.2 Control proporcional-derivativo PD                                                                     528
10.2.1 Aspectos prácticos y cualitativo del control PD                                               530
10.2.2 Sintonización de las ganancias                                                                           536
10.2.3 Control PD de un robot de 2 gdl                                                                        547
Simulación del regulador PD (Recurso Web: código fuente PDF)                  555
Videos experimentales del PD                                                                                 555
Herramientas de MATLAB pidtool (Recurso Web: código fuente PDF)       555
Simulación con servomecanismos (Recurso Web: código fuente PDF)          555
10.3 Control proporcional integral derivativo PID                                                     556
10.3.1 Control PID de un robot de 2 gdl                                                                        558
10.4 Control punto a punto                                                                                              563
10.5 Resumen                                                                                                                      570
10.6 Referencias selectas                                                                                                   571
10.7 Problemas propuestos                                                                                               571

Capítulo 11
MEMS (recurso : capítulo adicional)                                                              573

11.1 Introducción
11.2 Principios de MEMS
11.3 Importancia de los MEMS
11.4 Microtransducción
11.5 Tecnologías de micromaquinado
11.6 BioMEMS
11.7 Motor Combo con MEMS
11.8 Resumen
11.9 Referencias Selectas
11.10 Problemas propuestos

Capítulo 12
Administración de proyectos (recurso : capítulo adicional )                    575

12.1 Trato al cliente
12.2 Métodos de diagnósticos tecnológico
12.3 Estimación de propuestas
12.4 Gestión del proyecto
12.5 Metodología de desarrollo
12.6 Técnicas de entrega y liberación
12.7 Servicio posventa
12.8 Resumen
12.9 Referencias Selectas
12.10 Problemas propuestos

Índice analítico                                                                                                                   577

A color
Páginas:
580
Edición:
1
Año Publicación:
27/09/2013
ISBN:
9788426720825
Formato:
21x24 cms
Colección

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