Docente

Crediti

9 CFU

Lingua

Italiano

Obiettivi formativi specifici

Modellazione in forma ingresso-stato-uscita di sistemi dinamici. Studio dei punti di equilibrio e linearizzazione di sistemi non lineari nei punti di equilibrio. Stabilità di un punto di equilibrio e valutazione della risposta di evoluzione libera e forzata in prossimità' di esso. Analisi del comportamento dei sistemi dinamici nella rappresentazione ingresso-uscita con particolare riferimento alla risposta a segnali canonici (gradini, rampe e sinusoidi).Sintesi di leggi di controllo per sistemi SISO per la regolazione dell'uscita mediante controllori standard (PID, reti attenuatrici/anticipatrici)Obiettivi formativi: illustrare i principali metodi per l'analisi e la sintesi di sistemi di controllo per sistemi dinamici rappresentati mediante modelli ingresso-(stato)-uscita.

Competenze acquisite

- Capacità di rappresentare in forma di stato un sistema dinamico.
- Calcolo dell'evoluzione libera e forzata di un sistema dinamico.
- Valutazione di condizioni di equilibrio e studio della stabilità dell'equilibrio.
- Analisi della comportamento in frequenza di un sistema dinamico.
- Progettazione di controllori.
- Utilizzo di strumenti software per l'analisi, la sintesi e la simulazione di sistemi dinamici.
- Capacità di rappresentare un sistema in forma di stato e ingresso-uscita (per sistemi lineari).
- Valutazione del comportamento dinamico di sistemi in forma ingresso-uscita.
- Capacità di sintetizzare regolatori per il soddisfacimento di assegnate specifiche prestazionali.

Programma

Introduzione al corso e esempi: problemi e sistemi di controllo, strumentazione di processo, trasduttori e attuatori, modellistica (4 ore).
Esempi di sistemi dinamici e richiami di algebra: sistemi meccanici del II ordine, richiami di algebra lineare, potenze di matrice e esponenziale di matrice; trasformate di Laplace (8 ore).
Rappresentazione di stato, movimento, equilibrio: stato di un sistema dinamico; mappe di aggiornamento dinamico dello stato e mappa di uscita; sistemi dinamici a tempo continuo; movimento ed equilibrio; sovrapposizione degli effetti (8 ore).
Sistemi lineari tempo invarianti: matrice esponenziale, formula di Eulero, cambiamento di base, esponenziale di matrici diagonali a blocchi, traiettorie nello spazio delle fasi  (4 ore)
Esercitazione, strumenti software: autovalori, autovettori e matrice esponenziale, trasformate; esempi di sistemi dinamici del II, II ordine; il software Matlab per l'analisi e la simulazione di sistemi dinamici (8 ore).
Linearizzazione. Comportamento ingresso uscita: linearizzazione e cenni a funzioni di Lyapunov; funzione di trasferimento e risposta impulsiva; risposta al gradino di sistemi del I e II ordine; risposta in frequenza, modulo e fase della fdt (8 ore).
Realizzazione. Risposta in frequenza: realizzazione di una funzione di trasferimento; diagrammi di Bode e Nyquist; sviluppo in serie di segnali periodici (10 ore).
Analisi di sistemi in retroazione: schemi a blocchi, serie, parallelo e retroazione; criterio di Nyquist e Bode (8 ore).
Sintesi di controllori: sintesi in frequenza; regolatori PID, zero-polo e polo-zero (8 ore).
Strumenti per la sintesi di controllori: luogo delle radici; strumenti grafici per la sintesi (10 ore).
Esercitazioni: funzione di trasferimento, risposta al gradino, antitrasformate (4 ore).
Laboratorio (8 ore).
Seminari e/o testimonianze (2 ore).

Bibliografia

- Paolo Bolzern, Riccardo Scattolini, Nicola Schiavoni , Fondamenti di controlli automatici 3/ed. McGraw-Hill, 2008

Modalità d'esame

prova scritta e orale

Ulteriore materiale didattico o informazioni reperibili alla pagina