Guía docente de Mecatrónica y Sistemas Aero-Espaciales (M51/56/3/15)

Los computadores y las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones tienen un papel fundamental en muy diversas áreas de aplicación. Si hay un campo tecnológico que se ha beneficiado especialmente de estas tecnologías, éste ha sido el de la aeronáutica y las misiones aeroespaciales.

Esta materia comienza realizando una revisión de conceptos de Mecatrónica, con especial orientación hacia los sistemas aeroespaciales. Estos conceptos incluyen conocimientos sobre actuadores electromecánicos, neumáticos e hidráulicos, y sobre sensores de distinto tipo (inerciales, de navegación y orientación, entre otros). Se introducen bases de modelización en el espacio de estados, así como de control digital y control óptimo. Además, se proporcionan conocimientos necesarios para el diseño de sistemas de control para Mecatrónica y Sistemas Aeroespaciales.

Los requisitos especiales de seguridad, tolerancia ante fallos, restricciones de peso, etc., han marcado unas duras condiciones para el uso de computadores en sistemas aeroespaciales. En la segunda parte de esta materia se revisa, desde una perspectiva histórica, la aplicación de computadores en aeronaves tripuladas y no tripuladas, así como en misiones espaciales de muy diverso tipo (sondas robotizadas, rovers, naves espaciales, estaciones de control terrestres, etc.). Se realiza un trayecto por el desarrollo histórico de estos sistemas, a la par que se detallan las particularidades que han determinado los requisitos de estas misiones con respecto al empleo de computadores y software embarcados. Finalmente, se analizan distintos casos específicos (misiones robotizadas a Marte, el programa Apollo, los “drones”, las misiones no comerciales y las privadas de bajo coste), y se propone el desarrollo de aplicaciones prácticas de guiado y control de plataformas tipo rover y UAV (vehículo aéreo no tripulado).

La asignatura está enfocada de manera que sea asequible para el alumnado susceptible de cursar este máster, sin exigir más pre-requisitos que los que contemplados en el proceso de admisión al mismo. Sin embargo, cualquier conocimiento previo de programación y control básico pueden ser útiles para el estudiantado.

Resultados de Aprendizaje (según la memoria de verificación del título):

• (AP0) Resultados relacionados con las competencias generales (CG): habilidades de resolución de problemas, de discusión, de comunicación oral y escrita, etc.
• (AP1) Conocimientos de las características y aplicaciones de sensores y actuadores en sistemas aeroespaciales.
• (AP2) Capacidad para el diseño de sistemas de control digital y óptimo, con aplicación a aeronaves y vehículos espaciales.
• (AP3) Capacidad para analizar requisitos de plataformas de cómputo empotradas en misiones o productos aeroespaciales.
• (AP4) Capacidad para seleccionar la plataforma hardware y las capas software adecuadas para una misión aeroespacial sencilla.
• (AP5) Familiarización con el uso de plataformas empotradas de bajo coste para el control y la navegación con UAV/rovers.
• (AP6) Revisión y discusión de trabajos científicos de este campo. Para desarrollar su capacidad de actualización de conocimientos científico-técnicos más allá de los contenidos del curso.

1. Modelado de sistemas mecatrónicos.
2. Diseño de controladores digitales.
3. Aviónica (aeronaves tripuladas y no tripuladas).
4. Sistemas HW/SW embarcados para vehículos autónomos (rovers y/o rotorcraft).
5. Segmento de tierra para vehículos autónomos.

• Diseño y simulacióm de sistemas de control de servomecanismos y vehículos.
• Diseño SW/HW para los sistemas embarcados y de segmento de tierra para vehículos autónomos (rovers y/o rotorcraft).

• Ogata, K. Ingeniería de control moderna. Pearson-Prentice Hall.
• Valera, A. Modelado y control en el espacio de estados. Editorial Universidad Politécnica de Valencia.
• Ricolfe, C; Valera, A. Actividades Prácticas de Control en El Espacio de Estados. Editorial Universidad Politécnica de Valencia.
• Doody, D. Basics of Spaceflight. NASA, 2011.
• Newman, D. J. Interactive Aerospace Engineering and Design. Editorial McGraw Hill, 2002.
• Manning, Rob, and William L. Simon. 2017. Mars rover curiosity: an inside account from curiosity's chief engineer. Washington, D.C.: Smithsonian Books.

• Digital Control Engineering (libro online) https://www.sciencedirect.com/book/9780123744982/digital-control-engineering
• Control Tutorials for Matlab and Simulink (Univ. Michigan) http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?aux=Home
• Computers in Spaceflight. The NASA Experience. http://history.nasa.gov/computers/contents.html
• Sondas Espaciales https://www.sondasespaciales.com/
• Eureka. Blog de Daniel Marín (exploración del espacio) https://danielmarin.naukas.com/
• Sitio web del Máster Universitario Oficial en Ciencia de Datos e Ingeniería de Computadores: http://masteres.ugr.es/datcom/

• MD01 Lección magistral/expositiva 
• MD02 Resolución de problemas y estudio de casos prácticos 
• MD03 Prácticas de laboratorio 
• MD04 Seminarios 
• MD05 Análisis de fuentes y documentos 
• MD06 Realización de trabajos en grupo 
• MD07 Realización de trabajos individuales 

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.La metodología de evaluación por defecto según la normativa de la Universidad de Granada es la evaluación continua, que en el caso de esta asignatura se compone de los siguientes elementos:

• Evaluación de la Parte Teórica: elaboración de trabajos y presentación de los mismos sobre temáticas propuestas por el profesorado, relacionadas con los contenidos del temario teórico.
• Evaluación de la Parte Práctica: se realizarán prácticas de laboratorio, resolución de problemas y, en su caso, el desarrollo de pequeños proyectos.
• Evaluación de los Seminarios y otras actividades: se tendrá en cuenta la asistencia.
• En la siguiente tabla se detalla el porcentaje sobre la calificación final de cada parte:

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granadaestablece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondránde una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua.

De esta forma, el estudiante que no haya realizado laevaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

La evaluación extraordinaria se realizará en un solo acto académico. Dicha prueba (evaluada de 0 a 10) incluirá pruebas tanto de tipo teórico como práctico que garanticen que el alumno ha adquirido la totalidad de las competencias descritas en esta guía docente.

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el métodode evaluación continua por causas justificadas.Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas. Lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.En la evaluación única final se utilizará el mismo sistema que en la evaluación extraordinaria, tal y como se ha descrito más arriba.

En la primera sesión de la asignatura se proporcionará toda la información detallada de objetivos, competencias, contenidos, evaluación, plataforma docente, bibliografía, tutorías, etc.

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).

• Octave
• Scilab
• Arduino IDE
• Ardupilot
• QGroundControl
• Dronekit