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FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI

Paolo SOMMELLA FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI

0612400014
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA ELETTRONICA
2020/2021

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2018
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
PAOLO SOMMELLA T Curriculum
Obiettivi
IL CORSO MIRA ALL’APPRENDIMENTO DI METODI PER L’ANALISI DI SISTEMI DINAMICI A TEMPO CONTINUO E A TEMPO DISCRETO NEI VARI DOMINI (TEMPO, VARIABILE COMPLESSA, FREQUENZA). FORNISCE ANCHE LE COMPETENZE SUI METODI DI PROGETTO PER CONTROLLORI DI SISTEMI DINAMICI.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: MODELLI DI SISTEMI DINAMICI LINEARI A TEMPO CONTINUO, MODELLI TRASFORMATI SECONDO LA PLACE, DIAGRAMMI FREQUENZIALI, FUNZIONI DI TRASFERIMENTO, SISTEMI DI CONTROLLO IN CONTROREAZIONE, MODELLI DI SISTEMI DINAMICI LINEARI A TEMPO DISCRETO, MODELLI TRASFORMATI SECONDO ZETA-TRASFORMATA, SISTEMI A DATI CAMPIONATI, INTERPRETAZIONE DI SPECIFICHE SUL COMPORTAMENTO A REGIME E IN TRANSITORIO, METODI DI PASSAGGIO CICLO APERTO-CICLO CHIUSO, CARTE DI NICHOLS, LUOGO DELLE RADICI, REGOLATORI STANDARD, SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE: SAPER CALCOLARE LA RISPOSTA FORZATA E IN EVOLUZIONE LIBERA DI SISTEMI DINAMICI LINEARI, SAPER CALCOLARE LA RISPOSTA A REGIME E NEL TRANSITORIO DI SISTEMI DINAMICI LINEARI, SAPER TRACCIARE DIAGRAMMI FREQUENZIALI, SAPER ANALIZZARE SISTEMI DI CONTROLLO IN CONTROREAZIONE, SAPER PROGETTARE CONTROLLORI PER SISTEMI DINAMICI E SAPERNE VALUTARE LE PRESTAZIONI.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: INDIVIDUARE IL METODO MIGLIORE PER DERIVARE LA RISPOSTA DI SISTEMI DINAMICI LINEARI, PROPORRE IL CONTROLLORE MIGLIORE PER RISOLVERE UN PROBLEMA DI CONTROLLO.
ABILITÀ COMUNICATIVE: SAPER ESPORRE ORALMENTE UN ARGOMENTO DEL CORSO, SAPER SCRIVERE UNA RELAZIONE SU UNA ANALISI O SU UN PROGETTO EFFETTUATI, CAPACITÀ DI APPRENDERE, SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO.
Prerequisiti
E' RICHIESTO IL PRECEDENTE SUPERAMENTO DEI SEGUENTI ESAMI: MATEMATICA II.
INOLTRE, È CONSIGLIATO DI AVER PRECEDENTEMENTE ACQUISITO LE NOZIONI DI BASE DI ANALISI MATEMATICA, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLE STRUTTURE ALGEBRICHE, AL CALCOLO MATRICIALE, ALLE EQUAZIONI DIFFERENZIALI.
Contenuti
1. INTRODUZIONE AL CORSO: PROBLEMI E SISTEMI DI CONTROLLO, SISTEMI DI CONTROLLO IN ANELLO APERTO E CHIUSO, ASPETTI REALIZZATIVI, SUPERVISIONE ED AUTOMAZIONE, RICHIAMI DI ALGEBRA MATRICIALE.
2. SISTEMI DINAMICI A TEMPO CONTINUO: VARIABILI DI INGRESSO, DI USCITA E DI STATO, RAPPRESENTAZIONE INGRESSO STATO USCITA, CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DINAMICI, CONCETTO DI EQUILIBRIO, PROPRIETÀ DI STABILITÀ DI UN SISTEMA DINAMICO.
3. SISTEMI LTI NEL TEMPO CONTINUO: FORMULA DI LAGRANGE, PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI, RAPPRESENTAZIONI INTERNE EQUIVALENTI, STRUTTURA DEL MOVIMENTO LIBERO, MOVIMENTO FORZATO E RISPOSTA ALL'IMPULSO, EQUILIBRIO, STABILITÀ E MOVIMENTO LIBERO, AUTOVALORI, POLINOMIO CARATTERISTICO (CRITERIO DI ROUTH), LINEARIZZAZIONE E STABILITÀ DELL'EQUILIBRIO DI SISTEMI NON LINEARI, RAGGIUNGIBILITÀ E OSSERVABILITÀ, SCOMPOSIZIONE DI KALMAN.
4. SISTEMI LTI NEL DOMINIO DELLA VARIABILE COMPLESSA S: TRASFORMATA DI LAPLACE,
SVILUPPO DI HEAVISIDE, MATRICE DI TRASFERIMENTO, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO, STRUTTURA E RAPPORTO CON STABILITÀ, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO E RAGGIUNGIBILITÀ/OSSERVABILITÀ, PARAMETRI DELLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO, PARAMETRI DELLA RISPOSTA ALLO SCALINO, RISPOSTA ALLO SCALINO DI SISTEMI LTI DEL 1 E 2 ORDINE, APPROSSIMAZIONE DEI POLI DOMINANTI, REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA LTI, FORMA CANONICA DI RAGGIUNGIBILITÀ E OSSERVABILITÀ.
5. RAPPRESENTAZIONE DI SISTEMI LTI SECONDO SCHEMA A BLOCCHI: ELEMENTI FONDAMENTALI E REGOLE DI ELABORAZIONE, OSSERVAZIONI ED ESEMPI SULLA STABILITÀ, REGOLE DI ELABORAZIONE E RAGGIUNGIBILITÀ/OSSERVABILITÀ.
6. RISPOSTA ARMONICA: TEOREMA FONDAMENTALE DELLA RISPOSTA IN FREQUENZA, RISPOSTA IN FREQUENZA: DEFINIZIONE E PROPRIETÀ, CALCOLO DELL'USCITA PER INGRESSI SVILUPPABILI IN SERIE DI FOURIER/DOTATI DI TRASFORMATA DI FOURIER, IDENTIFICAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA IN FREQUENZA, RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLA RISPOSTA IN FREQUENZA: DIAGRAMMA DI BODE DEL MODULO E DELLA FASE, AZIONE FILTRANTE DEI SISTEMI DINAMICI, APPROSSIMAZIONE A POLI DOMINANTI, DEFINIZIONE ED ESEMPI DI DIAGRAMMA POLARE (SISTEMI DEL 1 E 2 ORDINE), PERCORSO DI NYQUIST E DIAGRAMMA DI NYQUIST.
7. IL RITARDO DI TEMPO: MODELLO, PROPRIETÀ DI LINEARITÀ E ASINTOTICA STABILITÀ, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO, DIAGRAMMI DI BODE.
8. ANALISI DI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO: SCHEMA GENERALE DI RIFERIMENTO, STABILITÀ ASINTOTICA IN CONDIZIONI NOMINALI (CRITERIO DI NYQUIST E SUE ESTENSIONI PER RETROAZIONE POSITIVA, SISTEMI ASINTOTICAMENTE STABILI IN ANELLO APERTO, RITARDO DI TEMPO), STABILITÀ ASINTOTICA IN CONDIZIONI PERTURBATE (MARGINE DI STABILITÀ VETTORIALE, MARGINE DI GUADAGNO , MARGINE DI FASE), CRITERIO DI BODE, PRESTAZIONI DI UN SISTEMA DI CONTROLLO (STATICHE E DINAMICHE IN CONDIZIONI NOMINALI E PERTURBATE),FUNZIONE DI SENSITIVITÀ COMPLEMENTARE (ANALISI STATICA, POLI E ZERI, RISPOSTA IN FREQUENZA, SMORZAMENTO E MARGINE DI FASE), FUNZIONE DI SENSITIVITÀ (ANALISI STATICA, POLI E ZERI, RISPOSTA IN FREQUENZA, ULTERIORI LIMITAZIONI), FUNZIONE DI SENSITIVITÀ DEL CONTROLLO (ANALISI STATICA, POLI E ZERI, RISPOSTA IN FREQUENZA)
9. SINTESI DI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO: APPROCCI AL PROBLEMA DI SINTESI, PRINCIPALI RETI STABILIZZATRICI, ESEMPI DI SINTESI DI UN SISTEMA DI CONTROLLO
10. SISTEMI DINAMICI A TEMPO DISCRETO: DEFINIZIONE E CLASSIFICAZIONE, ANALISI DI SISTEMI LTI A TEMPO DISCRETO NEL DOMINIO DEL TEMPO (MOVIMENTO LIBERO E FORZATO, MODI NATURALI, CRITERI DI STABILITÀ) E NEL DOMINIO COMPLESSO DELLA ZETA (FUNZIONE DI TRASFERIMENTO), ANALISI DI SISTEMI DI CONTROLLO IBRIDI, DISCRETIZZAZIONE DEL CONTROLLORE DI SISTEMI DI CONTROLLO CONTINUI.
11. LUOGO DELLE RADICI: TRACCIAMENTO E UTILIZZO PER PROBLEMI DI ANALISI E SINTESI
Metodi Didattici
L'INSEGNAMENTO PREVEDE L'OBBLIGO DI FREQUENZA, LA PERCENTUALE MINIMA DI FREQUENZA NECESSARIA PER ACCEDERE ALL’ESAME DI PROFITTO È DEL 70 % (DELLE ORE DELL'INTERO CORSO), LE MODALITÀ DI ACCERTAMENTO DELLA FREQUENZA DEL CORSO AVVERRÀ TRAMITE LA REGISTRAZIONE ELETTRONICA (CON IL BADGE) DELLE PRESENZE NEI LOCALI DOVE È PRESENTE E FUNZIONANTE IL LETTORE DI BADGE O TRAMITE APPOSITI REGISTRI CARTACEI PREDISPOSTI DAL DOCENTE.
L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI TEORICHE (40 ORE) ED ESERCITAZIONI IN AULA (20 ORE).
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO È CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI (IL LIVELLO MINIMO DI SUPERAMENTO CORRISPONDE A 18 ED IL MASSIMO A 30 E LODE). LA VALUTAZIONE AVVERRÀ MEDIANTE UNA PROVA SCRITTA (DELLA DURATA INDICATIVA DI 2 ORE) E UNA PROVA ORALE (DELLA DURATA INDICATIVA MEDIA DI 30 MINUTI) SVOLTI IN GIORNI DIFFERENTI. L'ESAME MIRERÀ A VERIFICARE 1) LA CONOSCENZA E COMPRENSIONE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI NELLE ORE DI DIDATTICA FRONTALE; 2) LE COMPETENZE ACQUISITE NELLA CAPACITÀ DI ANALISI E DI SINTESI DI UN SISTEMA DI CONTROLLO; 3) LA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE DEGLI ARGOMENTI AFFRONTATI; 4) AUTONOMIA DI GIUDIZIO NEL PROPORRE L’APPROCCIO PIÙ OPPORTUNO PER ARGOMENTARE QUANTO RICHIESTO.
PIÙ IN DETTAGLIO, LA PROVA SCRITTA PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI CINQUE TIPOLOGIE DI ESERCIZIO RIGUARDANTI LO STUDIO E LA DISCUSSIONE DELLE PROPRIETÀ DEI SISTEMI DINAMICI A TEMPO CONTINUO E DEI SISTEMI DI CONTROLLO (AD ESEMPIO DETERMINAZIONE DELLA RAPPRESENTAZIONE INTERNA ED ESTERNA DI UN SISTEMA DINAMICO, DELLE PROPRIETÀ DI STABILITÀ ED OSSERVABILITÀ, DELL'EVOLUZIONE LIBERA E FORZATA DELL'USCITA, DELLE PROPRIETÀ DI STABILITÀ ROBUSTA E DELLE PRESTAZIONI DI UN SISTEMA DI CONTROLLO).
UN LIVELLO DI SUFFICIENZA DELLA PROVA SCRITTA SI INTENDE RAGGIUNTO CON IL CORRETTO SVOLGIMENTO DI TRE E DELLE CINQUE TIPOLOGIE DI ESERCIZIO PROPOSTE, MENTRE LA VALUTAZIONE DI ECCELLENZA È OTTENUTA CON IL CORRETTO SVOLGIMENTO DI TUTTE LE TIPOLOGIE DI ESERCIZIO CON INDIVIDUAZIONE DEI LEGAMI TRA ESSE ESISTENTI.


LA PROVA ORALE PREVEDE DUE DOMANDE SUGLI ARGOMENTI AFFRONTATI DURANTE LE LEZIONI FRONTALI. UN LIVELLO DI SUFFICIENZA DELLA PROVA ORALE SI INTENDE RAGGIUNTO CON LA CORRETTA ARGOMENTAZIONE DELLA RISPOSTA A CIASCUNA DELLE DUE DOMANDE, MENTRE LA VALUTAZIONE DI ECCELLENZA È OTTENUTA DIMOSTRANDO L'APPROFONDIMENTO DEGLI ARGOMENTI ATTRAVERSO LA DISCUSSIONE DELL'IMPLEMENTAZIONE DELLE SOLUZIONI AL PROBLEMA DI CONTROLLO ATTRAVERSO LE TECNICHE DI CALCOLO NUMERICO PRESENTATE DURANTE LE ESERCITAZIONI ASSISTITE.
Testi
P. BOLZERN, R. SCATTOLINI, N. SCHIAVONI, FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI, MCGRAW-HILL, MILANO, IV EDIZIONE.
PER APPROFONDIMENTI:
F. BASILE, P. CHIACCHIO, LEZIONI DI AUTOMATICA VOLUME I, MAGGIOLI EDITORE, 8891603333, 2014.
F. BASILE, P. CHIACCHIO, LEZIONI DI AUTOMATICA VOLUME II, MAGGIOLI EDITORE, 8838785260, 2013.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-05-23]