Capítulo II
Organización y uso

II.1 Organización del material

En vez de ser un “libro de texto” clásico, este documento es una recopilación de presentaciones y vídeos explicativos de las mismas. Cada uno de los vídeos dispone de una breve descripción de su contenido y un enlace donde ser visionado.

Se recomienda resolución 1080p o superior en monitores o TVs en conexiones con ancho de banda suficiente, dado que la claridad del texto a pantalla completa mejora significativamente.

Se recomienda usar los controles de velocidad de reproducción para, por un lado, ralentizar el audio y el vídeo para su mejor seguimiento cuando se estudie en profundidad (una reproducción al 90% sería aconsejable en muchos casos) o, por otro lado, para acelerarlo si sólo se desea un “vistazo rápido” a conceptos ya conocidos. Dependiendo de la configuración del navegador, podría ser conveniente habilitar el permiso de “reproducción automática” del mismo.

Otro enlace activo a la URL de materiales (PDF, Matlab) asociados al vídeo también estará disponible para aquellas presentaciones donde se disponga de ellos.

Los títulos de la tabla de contenidos y las referencias cruzadas también son enlaces activos que remiten a la página correspondiente de este documento.

Nota: El tamaño de fuente (especialmente de ejemplos de código) puede dificultar la lectura de los materiales presentados en vídeo en pantallas de pequeño tamaño (smartphone).

Perfil del lector

Estos materiales están pensados, en principio, para alumnado de la especialización en Control de procesos, automatización y robótica del Master Universitario en Ingeniería Industrial de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (ETSII-UPV) de la que soy profesor, y también para asentar conceptos de interés a alumnos que se inician en Doctorado del área de Automática.

Históricamente, su contenido “central” se gestó inicialmente con materiales de asignaturas de Ingeniería de Control y de Identificación y Control de Sistemas Complejos; posteriormente, se han añadido con algunos materiales de Control por computador y otros de nivel más introductorio (Sistemas Automáticos), o explicaciones complementarias salidas de dudas o discusiones con alumnos de TFM/Doctorado, o de seminarios impartidos por mí en el pasado.

Materiales incompletos: El contenido de este documento no está “completo” (ni lo estará): es un trabajo en elaboración, y las disciplinas de modelado, identificación y control multivariable son muy amplias y relevantes en la ingeniería de la rama industrial. Existen muchos conceptos clave en control que no están presentes y, por tanto, existen “discontinuidades” en la exposición de los conceptos.

Cada profesor y cada estudiante tienen unos intereses diferentes y su opinión sobre qué se ha escogido, cómo se ha presentado, el orden de los temas o su relevancia será, con seguridad, distinta a la mía.

Nota: dado que este material está “en elaboración contínua”, es posible que alguno de los enlaces externos cambie de destino, de nombre, o sea eliminado. Disculpad las molestias si accedéis a este site (o a una versión PDF no actualizada) dentro de un tiempo y os encontráis con dicha situación.

Vídeos privados: en algunos casos, existen vídeos no disponibles (”privados”). Están pendientes de edición o verificación por mi parte, o bien están en cola para su próxima publicación. Vuelve, pues, a intentarlo más tarde o suscríbete para ser notificado de la publicación.

Vídeos en inglés: En la colección aparecen algunos vídeos en idioma inglés. Se trata bien de materiales de terceros autores, o bien de vídeos míos ya publicados en dicho idioma cuya versión en español está pendiente de grabación/publicación. A su debido tiempo se publicará la versión en español; se enlaza al inglés de forma temporal.

Simbología de niveles de dificultad

Los materiales están adaptados a diferentes niveles de dificultad y perfil del alumno que los visiona. La dificultad está indicada con estrellas en cada uno de los vídeos, simbolizando lo siguiente:

Relevancia, importancia de cada contenido

También está indicada en los vídeos, junto a la “dificultad”, su relevancia (importancia) didáctica para un estudiante de Grado o Master en alguna especialidad de ingeniería de la rama industrial, como sigue:

Símbolo	Relevancia:
	Prioridad alta: conceptos teórico/prácticos importantes, que no deben ser pasados por alto para comprender las ideas principales del capítulo en el que se integra el material.
	Prioridad media: material complementario, ideas de interés o ejemplos y casos, cuyo estudio es recomendable para afianzar los conceptos bajo discusión.
	Prioridad menor: curiosidades, complementos o demostraciones que pueden ser dejadas para un estudio posterior, o para cuando sean referidas por otros capítulos más adelante. Obviamente, la recomendación de “dejarlo para luego” aplica especialmente a contenidos de “prioridad menor” y simultáneamente de “mucha dificultad”.

Prerequisitos. Una revisión de los conceptos básicos de matrices, valores singulares, optimización y estadística aparece en el Apéndice 31.2. Se recomienda su revisión previa para alumnos interesados en los contenidos de dificultad ***o superior. Las partes de modelado también tienen unos ciertos prerequisitos de Física elemental, que deberían ser conocidos por los alumnos a partir de otras fuentes.

Recomendaciones de estudio

$\bullet$ Básicamente, un estudiante de grado debería visionar y comprender los contenidos etiquetados con dificultad *y **, y pasar por encima de bastantes de los contenidos de dificultad ***, dejandolos para una profundización posterior en una segunda pasada, quizás sólamente en aquellos aspectos concretos que sean de su interés. Posiblemente, para estudiantes sin conocimientos previos existan otros materiales más adecuados, o/y deba formarse en contenidos de Física, Álgebra Lineal y Ecuaciones Diferenciales Ordinarias que aparecen en la troncalidad de los grados de ingeniería de la rama industrial.

$\bullet$ En el caso de un estudiante de especialización de grado o de máster con competencias ya adquiridas en fundamentos de Automática, los prerequisitos del Apéndice 31.2 y los contenidos hasta dificultad ***serían los aconsejables inicialmente (posiblemente ya conocerá una parte significativa de ellos) y, una vez comprendidos, pasar a ****y superior.

En todos los casos, se recomienda revisar los contenidos más importantes de cada capítulo ( ) y las ideas complementarias adicionales ( ), aunque si el lector ya es conocedor de parte de las ideas o desea simplemente un vistazo rápido, podría plantearse estudiar sólo los materiales marcados con . Los contenidos opcionales ( ) tienen también interés, pero su estudio quedaría a discreción del lector, dependiendo del tiempo del que disponga, y de su interés o conocimientos previos en la materia tratada en cada capítulo.

$\bullet$ El resumen y notas de texto asociados a cada vídeo son importantes: para hacer a los vídeos relativamente “autocontenidos”, ni en el audio ni en los materiales (transparencias, Matlab) anejos se hace referencia a las relaciones con otros vídeos (dado que pueden cambiar en un futuro). Sin embargo, en las notas en este documento sí se relaciona con contenidos anteriores y posteriores, y se resumen/aclaran las ideas clave del vídeo. Por ello, se recomienda su lectura “por encima” antes y “en profundidad” después del visionado, para afianzar conceptos e integrar dicho vídeo en el esquema global del curso que se esté siguiendo.

Software de ejemplos

La mayoría de los ejemplos con código utilizan Matlab [https://es.mathworks.com/products/matlab.html], con Control Systems Toolbox, Statistics and Machine Learning Toolbox, System Identification Toolbox y Robust Control Toolbox. Tambieén el software libre GNU Octave, ver [https://www.gnu.org/software/octave/], con el control package permite ejecutar bastantes de los ejemplos (de los que requieren control systems, robust control), con cambios mínimos de sintaxis respecto a Matlab. Algunos de los ejemplos de control robusto utilizan dicho software, para ilustrar dicha compatibilidad. No obstante, la compatibilidad Matlab$\leftrightarrow$GNU octave no es total, y hay muchos ejemplos Matlab en estos materiales que no pueden ser directamente ejecutados en Octave (en particular los ficheros interactivos “live scripts”, extensión .mlx). Enlaces a material introductorio sobre Matlab aparecen en la página 21. Se recomienda Matlab R2019a o superior.

Versiones de código: Durante los vídeos, en muchos casos se modifican fragmentos de código para ilustrar diferentes situaciones de simulación u opciones de diseño. Además, se puede haber incorporado variaciones menores o comentarios al código fruto de discusiones, clases, o actualizaciones de software, posteriores a la grabación. Por ello, el código Matlab disponible para descargarse no tiene por qué ser coincidente con el visualizado. Aparte, aquellos fragmentos de código donde entren en juego señales aleatorias (rand, randn, …) pueden producir diferentes resultados, obviamente.

Renuncia de responsabilidad/mantenimiento: La publicación de ejemplos y ficheros de código no implica que estos vayan a ser activamente mantenidos y actualizados en el futuro. Funcionaron en su momento, con alguna versión/configuración concreta de Matlab, Octave, toolboxes, librerías y sistema operativo. No obstante, esto no garantiza su funcionamiento en otros computadores, ni existe compromiso en atender solicitudes de soporte, particularmente en versiones anteriores o posteriores a la utilizada en la grabación del vídeo, debido a los distintos cambios que se van introduciendo en cada nueva versión del software por parte de sus desarrolladores. El código, asimismo, se realizó con fines expositivos/ilustrativos, y no tiene por qué ser la mejor implementación desde el punto de vista de consumo de recursos computacionales (memoria, tiempo) o de precisión numérica del resultado final, ni tiene que por qué producir soluciones “listas para su implementación práctica” dado que faltan muchos pasos de “validación”, “test de confianza estadística” o “simulación exhaustiva ante no-linealidades” y estudio de seguridad (comportamiento ante fallos en los sistemas controlados).

II.1.1 Otros materiales/cursos online alternativos

Herramientas Software

$▸$ Se supone como pre-requisito básico para la comprensión de estos materiales la familiaridad con Matlab. El profesor Juan Manuel Herrero, colega de mi Departamento, ha publicado unos breves vídeos de tutorial introductorio: [1.-Interfaz básica], [2.-Matrices], [3.-Scripts y bucles] [4.-Funciones], [5.-Gráficos].

$▸$ En https://controlautomaticoeducacion.com/matlab/ también puede revisarse un curso básico de Matlab.

Cursos de nivel básico

$▸$ El profesor Pedro Albertos, catedrático emérito de la Universitat Politècnica de Valencia, es autor de un MOOC sobre “Dynamics and control” (https://www.edx.org/course/dynamics-control-upvalenciax-dc201x-2) el cual es probablemente de más interés para estudiantes de grado sin un background previo en el área.

$▸$ El profesor Antonio Barrientos (Universidad Politécnica de Madrid) también tiene un curso sobre dinámica de sistemas a nivel grado, con objetivos similares al anterior, con más de 140 vídeos didácticos, en https://www.youtube.com/playlist?list=PL0zBmXWf2o8vXA9p-ZlHkZFEV-EgK8yLF.

Cursos avanzados

Otros cursos avanzados de interés, mencionados posteriormente, son las siguientes colecciones de vídeos:

$▸$ Introducción a la solución numérica de ecuaciones diferenciales con Octave, UPV,
https://www.youtube.com/playlist?list=PL6kQim6ljTJsKHdZUnYB4zmOwy4056WKE

$▸$ Control Predictivo basado en modelo (MPC):

https://controlautomaticoeducacion.com/control-predictivo/

$▸$ Control Óptimo, Optimización Dinámica en sistemas continuos no lineales:

https://www.youtube.com/watch?v=TkO3YXaemFo&list=PLXmyaEzxglCQpOwVTxfiFuLdUqR7KOGiP