Pràctiques d'automàtica

Nom del o de la docent: Rosa M. Fernández

Temporització: Continuada

Metodologia: Pràctiques de laboratori/simuladors

Mida del grup-classe: >30 estudiants

Nivell d’estudis: Grau

Titulació, quadrimestre dins la titulació i assignatura: Grau en Nàutica i Transport Marítim (FNB), Q4, 280616 Control i Regulació Automàtica

Possible adaptació de l’activitat a altres assignatures: Extrapolable a altres assignatures similars

Descripció de l’activitat:

L’assignatura de Control i Regulació Automàtica a l’FNB és una assignatura de Teoria de Control clàssica, similar a les que es fan a tots els graus de la UPC, molt abstracta i amb moltes matemàtiques.  Aquest tipus d’assignatura resulta antipàtica en una titulació on l’estudiantat es forma per ser pilot de la Marina Mercant.  La acostumen a veure “de relleno”, massa difícil (pel nivell de matemàtiques exigit) i més pròpia dels altres graus de la Facultat.

Per tal de que li vegin la utilitat es decideix donar-li un caire més pràctic i aplicat i buscar exemples del seu àmbit.

Pel que fa a la part pràctica, els equips per fer pràctiques de control en laboratori (motors de cc, levitador magnètic, pla inclinat, twin rotor system,...) són massa cars i sovint només disposem d’una o dues unitats, mentre que la mida del grup gran és de 56 a 60 estudiants.  Per tant es decideix fer pràctiques quinzenals de simulació en Matlab/Simulink i fer servir diverses apps disponibles a internet i a la web de Mathworks com ara l’exemple balancí-bola (Ball & Beam Demo).  En aquestes pràctiques l’estudiantat ha de dissenyar diversos controladors de tipus PID i, en comptes de provar-los en un equip real, els prova en un simulador programat en Matlab.  Les animacions els ajuden a entendre l’efecte sobre la dinàmica del sistema dels controladors que dissenyen.  Aquestes pràctiques ajuden a l’estudiantat a entendre els conceptes bàsics de l’assignatura.

Pel que fa a exemples del seu àmbit, un dels professors del nostre departament (el Sergio Romero Lafuente) ha programat en base a Simulink i AppDesigner de Matlab un simulador del pilot automàtic d’un vaixell.  En aquesta pràctica, l’estudiantat pot veure com el pilot automàtic mou el timó quan la fragata entra en una zona de vent per tal de mantenir el rumb i la velocitat, com es mou el timó per passar pels diferents way-points que el propi estudiantat li posi a l’inici de la simulació, i com va reduint la velocitat per tal d’aturar-se al darrer way-point.  Mentre el vaixell fa la ruta demanada i passa per les diferents zones de vent, l’estudiantat pot veure en temps real com van canviant les velocitats d’avenç i lateral, el rumb, les revolucions de l’hèlix i la posició de la pala del timó.

Treball en equip:

Les pràctiques de simulació es fan per parelles, però la nota és individual en base a la memòria que presenta cada estudiant.

Les parelles les fan l’estudiantat.

Sistema d’avaluació de l’activitat i impacte en l’avaluació de l’assignatura:

Les pràctiques s’avaluen en base a les memòries individuals presentades.  No es mira tant els resultats (que més o menys a tots els dona el mateix perquè els i les anem ajudant mentre les fan) si no la interpretació que fan dels resultats i les respostes a les preguntes teóriques i estudis previs (en el cas que n’hi hagi).

Cada pràctica compta igual (són quinzenals) i la nota de pràctiques consitueix el 15% de la nota final de l’assignatura.  Una pràctica no realizada compta com a zero.

Promoció de la presencialitat a l’aula:

Es promou la presencialitat perquè les pràctiques de simulació cal fer-les a l’aula informàtica i no donem l’opció de fer-les des de casa.

Considero que ha funcionat.  Aquest curs l’absentisme s’ha reduit molt, però també és veritat que s’han posat en pràctica diverses accions per reduir-lo, no només aquesta.

Evidències de la valoració de l’estudiantat:

Segons els comentaris de l’estudiantat, la pràctica del pilot automàtic és la que més agrada amb diferència.  És del seu àmbit i tampoc han de fer càlculs, només observar què passa i interpretar-ho.

Proporció d'hores dedicades pel professorat respecte les hores dedicades per l'estudiantat:

El càlcul és  hores professorat / hores estudiantat. Les hores de professorat inclouen la preparació, l'execució i l'avaluació. Les hores de l'estudiantat inclouen tant el treball dins l'aula com fora de l'aula.

Estimació per sessió:

Hores professorat:  15 hores

• • Disseny de l’activitat:  2 hores
  • Preparació de les pràctiques* (buscar apps ja fetes, pensar i provar exercicis, escriure guió):  8 hores
  • Activitat a l’aula:  2 hores
  • Correcció de les activitats lliurades:  3 hores

Hores estudiant:  5 hores

• • Estudi previ:  3 hores
  • Activitat a l’aula:   2 hores

(*)  L’aplicació del pilot automàtic és fruit d’un TFG i la professora hi va dedicar tot un quadrimestre a desenvolupar-la.

Percentatge 1er any:  15 h professorat /  5 h estudiant

Per als cursos següents, les pràctiques ja estan dissenyades.  Així doncs el percentatge de dedicació un cop posada en marxa l’activitat serà:  5 h professorat /  5 h estudiant

Recomanació per als companys i companyes a l’hora d’implementar aquesta activitat:

Abans de fer un mateix l’app de matlab, bucar per internet (github, mathworks, CEA...) aplicacions ja fetes perquè n’hi ha que estan molt bé i es poden descarregar gratis.  A més, normalment són editables i es poden modificar per personalitzar-les.