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PRINCIPI DI ELETTROTECNICA ED AUTOMATICA

Walter ZAMBONI PRINCIPI DI ELETTROTECNICA ED AUTOMATICA

0612600021
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA GESTIONALE
2016/2017

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2012
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
1PRINCIPI DI ELETTROTECNICA ED AUTOMATICA
660LEZIONE
2PRINCIPI DI ELETTROTECNICA ED AUTOMATICA
660LEZIONE
WALTER ZAMBONI1 T Curriculum
GIANCARLO RAICONI2 Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO TRATTA GLI ARGOMENTI DI BASE DELL’ELETTROTECNICA, DELLA TEORIA DEI SISTEMI E DEI CONTROLLI AUTOMATICI, CON APPLICAZIONI NEL CONTESTO DELL’INGEGNERIA INDUSTRIALE.

[CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE]. LO STUDENTE ACQUISISCE LA CONOSCENZA DEI PRINCIPALI ELEMENTI DEI CIRCUITI LINEARI, LE PROPRIETÀ, I METODI DI ANALISI E DI SOLUZIONE DEI CIRCUITI NEI DOMINI DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA. LO STUDENTE ACQUISISCE IL CONCETTO DI SISTEMA E DI MODELLO E IL LEGAME TRA IL SISTEMA E LA SUA RAPPRESENTAZIONE MATEMATICA, I CONCETTI FONDAMENTALI DI DINAMICA LINEARITÀ ED INVARIANZA, IL CONCETTO ASTRATTO DI STABILITÀ E LA SUA UTILITÀ NELLA RAPPRESENTAZIONE DI SISTEMI CONCRETI APPARTENENTE AI DOMINI DELLA ELETTRICITÀ DELLA MECCANICA ETC, IL CONCETTO DI CONTROREAZIONE COME PARADIGMA UNIVERSALE PER LA STABILIZZAZIONE E IL CONTROLLO.

LO STUDENTE ACQUISISCE LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEL FUNZIONAMENTO DEI CIRCUITI E DEI COMPONENTI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA, DELLE RELAZIONI FRA I COMPONENTI, DELLE IMPLICAZIONI ENERGETICHE FRA COMPONENTI ELETTRICI E DI SEMPLICI IMPIANTI ELETTRICI. LO STUDENTE ACQUISISCE LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEGLI STRUMENTI ANALITICI E GRAFICI USATI NELL’ANALISI DEI SISTEMI DI CONTROLLO A CONTROREAZIONE, E IL LORO IMPIEGO NELLA CARATTERIZZAZIONE DI REGOLATORI ED ASSERVIMENTI.

[APPLICAZIONE DELLE CONOSCENZE E DELLE CAPACITÀ DI COMPRENSIONE] LO STUDENTE DOVRÀ SAPER:
- FORMULARE PROBLEMI CIRCUITALI LINEARI IN REGIME STAZIONARIO E SINUSOIDALE CON I METODI DELLE EQUAZIONI CIRCUITALI, DELLA SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI, DEI GENERATORI EQUIVALENTI, DEI POTENZIALI NODALI, EVENTUALMENTE COMBINATI CON IL METODO DEI FASORI;
- RISOLVERE SEMPLICI PROBLEMI DI REGIME IN FORMA SIMBOLICA E CON L’AUSILIO DI UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA;
- FORMULARE PROBLEMI DI CIRCUITI LINEARI (I ORDINE) IN TRANSITORIO PER L’ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO MEDIANTE LE EQUAZIONI CIRCUITALI;
- SCEGLIERE LA FORMULAZIONE E IL METODO DI SOLUZIONE PIÙ OPPORTUNO IN FUNZIONE DEL PROBLEMA;
- ANALIZZARE E DIMENSIONARE, NEL LIMITE DELL’ANALISI LINEARE, COMPONENTI E CIRCUITI IN FUNZIONE DELL’APPLICAZIONE (AD ES. CAVI E CONDENSATORI DI RIFASAMENTO NEGLI IMPIANTI, FILTRI PASSIVI)
- RICAVARE IL MODELLO MATEMATICO, ESPRESSO DA EQUAZIONI DIFFERENZIALI, DI SEMPLICI SISTEMI CONCRETI;
- CARATTERIZZARNE LE PROPRIETÀ DI DINAMICITÀ, LINEARITÀ, INVARIANZA, USARE STRUMENTI ANALITICI PER CARATTERIZZARNE VERSIONI APPROSSIMATE LINEARI E INVARIANTI;
- EFFETTUARE PER SISTEMI LTI LA TRASFORMAZIONE DAL MODELLO NELLO SPAZIO DI STATO AL MODELLO INGRESSO USCITA E VICEVERSA;
- LIMITATAMENTE AI MODELLI LINEARI ED INVARIANTI DOVRÀ SAPERNE CALCOLARE L’EVOLUZIONE LIBERA E FORZATA USANDO STRUMENTI DI ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA VARIABILE DI LAPLACE;
- ANALIZZARE LA STABILITÀ DI SISTEMI LTI APPLICANDONE I RELATIVI CRITERI;
- VALUTARE LE PRESTAZIONI SULLA BASE LE MODELLO MATEMATICO A CICLO APERTO PER I SISTEMI DI CONTROLLO A CONTROREAZIONE, CARATTERIZZANDONE LA RISPOSTA SIA NEL DOMINIO DEL TEMPO CHE IN QUELLO DELLA FREQUENZA;
- USARE LE TECNICHE DI DISCRETIZZAZIONE TEMPORALE (CAMPIONAMENTO) PER TRASFORMARE SISTEMI A TEMPO CONTINUO IN SISTEMI A TEMPO DISCRETO, OPPURE MISTI.

Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO INDISPENSABILI ALCUNE CONOSCENZE DI MATEMATICA E FISICA. IN PARTICOLARE, ELEMENTI DI:
- ALGEBRA LINEARE (MATRICI, DETERMINANTI E SISTEMI LINEARI)
- ALGEBRA NEL CAMPO REALE E COMPLESSO
- ANALISI MATEMATICA (CALCOLO DIFFERENZIALE E INTEGRALE, EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE LINEARI A COEFFICIENTI COSTANTI)
- ELEMENTI DI CINEMATICA E DINAMICA DEI SISTEMI MECCANICI
- ELETTROMAGNETISMO STAZIONARIO E QUASI STAZIONARIO (ELETTROSTATICA, MAGNETOSTATICA, CORRENTE STAZIONARIA, INDUZIONE ELETTROMAGNETICA E MAGNETOELETTRICA)

SONO PROPEDEUTICI GLI ESAMI DI MATEMATICA 2 E FISICA.
Contenuti
MODULO DI PRINCIPI DI ELETTROTECNICA (6 CFU)

[IL MODELLO CIRCUITALE]. GRANDEZZE ELETTRICHE FONDAMENTALI, BIPOLI, CONVENZIONI, POTENZA ED ENERGIA. CARATTERISTICHE. CIRCUITI DI BIPOLI, LEGGI DI KIRCHHOFF. DOPPI BIPOLI, TRASFORMATORI IDEALI, INDUTTORI MUTUAMENTE ACCOPPIATI. ELEMENTI DI TEORIA DEI GRAFI, EQUAZIONI DI KIRCHHOFF INDIPENDENTI, POTENZIALI NODALI. TEOREMA DI CONSERVAZIONE DELLE POTENZE ELETTRICHE. EQUIVALENZA FRA BIPOLI, SERIE, PARALLELO, PARTITORI, RESISTENZA EQUIVALENTE. TEOREMI DELLA SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI, DI THÉVENIN/NORTON, DEL MASSIMO TRASFERIMENTO DI POTENZA, FORMULA DI MILLMAN.

[CIRCUITI A REGIME]. CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO. CIRCUITI A REGIME SINUSOIDALE: METODO DEI FASORI, ESTENSIONE DEI RISULTATI AI CIRCUITI DI IMPEDENZE, POTENZA, RIFASAMENTO. SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI PER RETI LINEARI CON FORZAMENTI NON ISOFREQUENZIALI. RISPOSTA IN FREQUENZA DI UN CIRCUITO, CIRCUITI VISTI COME FILTRI. SISTEMI TRIFASE SIMMETRICI, EQUILIBRATI E SQUILIBRATI, A TRE O QUATTRO FILI, MISURE DI POTENZA.

[CIRCUITI IN EVOLUZIONE DINAMICA]. CIRCUITI DINAMICI SEMPLICI (PRIM'ORDINE), EVOLUZIONE LIBERA E FORZATA, TRANSITORIA E DI REGIME, VARIABILI DI STATO E CONTINUITÀ. PRINCIPI DELLA CONVERSIONE STATICA DELL’ENERGIA.

[ELEMENTI DI IMPIANTI ELETTRICI]. PRODUZIONE, TRASFORMAZIONE, TRASMISSIONE, DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA, LINEE ELETTRICHE.

MODULO DI PRINCIPI DI AUTOMATICA (6 CFU).

[ANALISI DEI SISTEMI A TEMPO CONTINUO]. SISTEMI NON LINEARI E LINEARI A TEMPO CONTINUO. LINEARIZZAZIONE ED EQUILIBRIO. RAPPRESENTAZIONI DELLO STATO. TRASFORMATA DI LAPLACE. DEFINIZIONE E PROPRIETÀ. STABILITÀ DEI SISTEMI LINEARI E CRITERIO DEGLI AUTOVALORI. EVOLUZIONE LIBERA E MODI NATURALI. FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. RISPOSTA FORZATA. RISPOSTA AL GRADINO DI SISTEMI DEL I E II ORDINE. SCHEMI A BLOCCHI. REALIZZAZIONE. RITARDO TEMPORALE. TEOREMA DELLA RISPOSTA ARMONICA. RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLA FUNZIONE DI RISPOSTA ARMONICA. DIAGRAMMI DI BODE, POLARE, DI NICHOLS

[CONTROLLO DEI SISTEMI TEMPO CONTINUO]. CENNI SUI SISTEMI DI CONTROLLO IN RETROAZIONE. STABILITÀ DEI SISTEMI DI CONTROLLO IN RETROAZIONE. CRITERIO DI NYQUIST. CRITERIO DI BODE. ANALISI DELL'ERRORE A REGIME.

[ANALISI DEI SISTEMI A SISTEMI A TEMPO DISCRETO]. SISTEMI DINAMICI NON LINEARI E LINEARI A TEMPO DISCRETO. STABILITÀ. LINEARIZZAZIONE ED EQUILIBRIO. RAPPRESENTAZIONI DELLO STATO. TRASFORMATA ZETA. DEFINIZIONE E PROPRIETÀ. STABILITÀ DEI SISTEMI LINEARI E CRITERIO DEGLI AUTOVALORI. EVOLUZIONE LIBERA E MODI NATURALI. FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. RISPOSTA FORZATA.
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO È COSTITUITO DA LEZIONI TEORICHE (60% CIRCA) ED ESERCITAZIONI IN AULA (40% CIRCA).

NELLE LEZIONI TEORICHE, IL DOCENTE COINVOLGE GLI ALLIEVI RENDENDOLI PARTE ATTIVA NELLO SVILUPPO DELLA TRATTAZIONE DEGLI ARGOMENTI TEORICI, VERIFICANDO, AL TEMPO STESSO, IL GRADO DI MATURAZIONE DEI CONCETTI ESPOSTI FINO A QUEL MOMENTO.

NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VENGONO ASSEGNATI, SVOLTI E COMMENTATI ESEMPI DI APPLICAZIONE DEGLI ARGOMENTI TEORICI. IL DOCENTE INIZIALMENTE ILLUSTRA LA CORRETTA PROCEDURA DI ANALISI O DI PROGETTO E, SUCCESSIVAMENTE, GLI STUDENTI VENGONO COINVOLTI NELLA RISOLUZIONE DEL PROBLEMA. PER FAVORIRE LO STUDIO DA PARTE DEGLI STUDENTI DURANTE IL PERIODO DELLE LEZIONI, IL DOCENTE PUÒ ASSEGNARE COMPITI A CASA, LA CUI SOLUZIONE PUÒ ESSERE DISCUSSA IN AULA O CON IL SUPPORTO DI PIATTAFORME DI E-LEARNING.

L’INSEGNAMENTO PREVEDE L’OBBLIGO DI FREQUENZA.
Verifica dell'apprendimento
L’ESAME È FINALIZZATO A VALUTARE, NEL COMPLESSO, LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI A LEZIONE, LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE ALL’ANALISI DI CIRCUITI, L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE.

[MODALITA’]. L’ESAME CONSISTE IN DUE PROVE, UNA PER MODULO, DA TENERSI DI NORMA IN GIORNI DIVERSI. CIASCUNA PROVA È COSTITUITA DA UNO SCRITTO SEGUITO DA UNA EVENTUALE COLLOQUIO. AL COLLOQUIO, CHE HA PRINCIPALMENTE L’OBIETTIVO DI VALUTARE IL GRADO DI APPROFONDIMENTO E DI AUTONOMIA DI GIUDIZIO CONSEGUITI, PUÒ ACCEDERE VOLONTARIAMENTE LO STUDENTE CHE HA SUPERATO LO SCRITTO CON UNA VOTAZIONE SUPERIORE A UNA SOGLIA PREFISSATA (FASCIA ALTA). LA VALUTAZIONE DI CIASCUNA PROVA È UN VOTO IN TRENTESIMI, CON EVENTUALE LODE, STABILITO DALLA COMMISSIONE SULLA BASE DI UNA VALUTAZIONE COLLEGIALE DALLA MATURITÀ ACQUISITA SUI CONTENUTI, DELLA QUALITÀ DELL'ESPOSIZIONE SCRITTA E ORALE, DALL'AUTONOMIA DI GIUDIZIO MOSTRATA.

[VOTO FINALE]. IL VOTO DELL’ESAME È DETERMINATO DALLA COMMISSIONE SULLA BASE DI UNA MEDIA, APPROSSIMATA EVENTUALMENTE PER ECCESSO, DEI VOTI CONSEGUITI DALLO STUDENTE NELLE DUE PROVE.

[LE PROVE SCRITTE]. LE PROVE SCRITTE CONTENGONO:
- ESERCIZI NUMERICI O SIMBOLICI DA RISOLVERE CON L’AUSILIO DI UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA,
- DOMANDE A CUI RISPONDERE O TEMI DA SVOLGERE SUGLI ARGOMENTI TEORICI DEL PROGRAMMA
- EVENTUALI DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA

[ARGOMENTI DELLE PROVE SCRITTE]. GLI ARGOMENTI OGGETTO DELLE PROVE SCRITTE SONO:
- ANALISI DI CIRCUITI LINEARI STATICI E DINAMICI A REGIME, O IN FREQUENZA
- QUANTIFICAZIONE DEGLI SCAMBI ENERGETICI FRA ELEMENTI (CALCOLI DI POTENZA ED ENERGIA)
- ANALISI DI CIRCUITI TRIFASE
- IL DIMENSIONAMENTO DI ELEMENTI ELETTRICI (CAVI, CONDENSATORI DI RIFASAMENTO, FILTRI PASSIVI)
- CALCOLO DELLA RISPOSTA DI SISTEMI LTI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA VARIABILE DI LAPLACE
- CARATTERIZZAZIONE DELLA RISPOSTA ARMONICA DI SISTEMI LTI
- LINEARIZZAZIONE DI MODELLI NONLINEARI
- TRASFORMAZIONE DA RAPPRESENTAZIONI INGRESSO STATO USCITA (ISU) A RAPPRESENTAZIONI INGRESSO USCITA (IU) E VICEVERSA
- ANALISI DELLA STABILITÀ A DI SISTEMI LTI, PREVISIONE DELLA STABILITÀ A CICLO CHIUSO USANDO I CRITERI DI STABILITÀ
- ANALISI DELLA RISPOSTA E DELLA STABILITÀ PER SISTEMI LTI A TEMPO DISCRETO.
ESEMPI DI PROVE SCRITTE SONO PRESENTI SUI SITI WEB DI SUPPORTO ALL’INSEGNAMENTO.

[GLI EVENTUALI COLLOQUI]. I COLLOQUI VERTERANNO PRINCIPALMENTE SULLA DISCUSSIONE DELL’ELABORATO E DEI CONTENUTI AD ESSO LEGATI, SUGLI ARGOMENTI TEORICI E APPLICATIVI PRESENTATI A LEZIONE. INOLTRE, PER VALUTARE L’ATTITUDINE DELLO STUDENTE AD APPLICARE A PROBLEMI NUOVI LE CONOSCENZE, LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE E L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO MATURATA, IL COLLOQUIO POTRÀ VERTERE ANCHE SULLA DISCUSSIONE DI APPLICAZIONI DIVERSE DA QUELLE PRESENTATE A LEZIONE.


Testi
MODULO DI PRINCIPI DI ELETTROTECNICA
- M. DE MAGISTRIS E G. MIANO, CIRCUITI: FONDAMENTI DI CIRCUITI PER L’INGEGNERIA, SPRINGER
- DISPENSE E ALTRO MATERIALE DIDATTICO SUL SITO: WWW.ELETTROTECNICA.UNISA.IT.

MODULO DI PRINCIPI DI AUTOMATICA
- F. BASILE, P. CHIACCHIO, LEZIONI DI AUTOMATICA VOLUME I, MAGGIOLI EDITORE, 2013 (PRINCIPI DI AUTOMATICA)
- ALTRO MATERIALE DIDATTICO A DISPOSIZIONE SUL SITO WEB: WWW.AUTOMATICA.UNISA.IT.

ALTRI TESTI CONSIGLIATI
- G. RIZZONI, ELETTROTECNICA - PRINCIPI E APPLICAZIONI, III ED., MCGRAW-HILL, MILANO, 2008
- G. FABRICATORE, ELETTROTECNICA E APPLICAZIONI - RETI, MACCHINE, MISURE, IMPIANTI, LIGUORI EDITORE, NAPOLI, 1995;
- P. BOLZERN, R. SCATTOLINI, N. SCHIAVONI, FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI - 4 ED., MCGRAW-HILL, ISBN: 9788838668821

Altre Informazioni
L’INSEGNAMENTO È EROGATO IN PRESENZA. LA LINGUA DI INSEGNAMENTO È L’ITALIANO.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-03-11]