Insegnamento mutuato da: B014980 - FONDAMENTI DI AUTOMATICA Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA MECCANICA Curriculum ELETTRICO/AUTOMAZIONE
Lingua Insegnamento
Italiano
Contenuto del corso
Modellistica e simulazione di sistemi dinamici.
Analisi di sistemi lineari a tempo continuo: modelli di stato, modelli ingresso/uscita, stabilità.
Analisi di sistemi a retroazione: tecniche di studio nel dominio del tempo e della frequenza.
Sintesi di sistemi di controllo a retroazione: sintesi nel dominio della frequenza.
Sistemi a dati campionati.
Basso, Chisci, Falugi: Fondamenti di automatica, CittàStudi, 2007.
Bolzern, Scattolini e Schiavoni: Fondamenti di controlli automatici, 3a edizione, Mc Graw-Hill Italia, Milano, 2008.
Obiettivi Formativi
OBIETTIVO GENERALE DEL CORSO.
Fornire agli studenti gli strumenti matematici e informatici necessari all'analisi e alla progettazione di sistemi di controllo automatico a retroazione.
- Determinare un modello matematico a parametri concentrati di un processo.
- Simulare un modello dinamico con l'ausilio di appropriati strumenti CAD (SIMULINK).
- Utilizzare strumenti matematici e CAD (MATLAB Control System Toolbox) per l'analisi di sistemi lineari, tempo-invarianti a tempo-continuo
- Progettare un sistema di controllo automatico a retroazione.
CONOSCENZE EROGATE.
cc2: La conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici della matematica e delle altre scienze di base ed essere capaci di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere i problemi dell'ingegneria complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare., cc10: La conoscenza del settore dell’automazione e della controllistica. La conoscenza di sistemi meccatronici.
CAPACITA' DI APPLICAZIONE.
ca3: La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici e di modellazione, basati sull’analisi matematica e numerica, per poter simulare al meglio il comportamento di componenti e impianti al fine di predirne e migliorarne le prestazioni., ca7: La capacità di definire, progettare e condurre le indagini utili alla comprensione dei problemi, attraverso l’uso di modelli e tecniche sia teorici che sperimentali., ca11: Le capacità migliorate di presentare in forma scritta, verbale e, eventualmente. multimediale, le proprie argomentazioni e i risultati del proprio studio o lavoro, con caratteristiche di organicità e rigore tecnico.
Prerequisiti
Numeri complessi, derivate e integrali, equazioni differenziali lineari: ANALISI MATEMATICA
Algebra lineare: matrici, vettori, determinanti e sistemi di equazioni lineari: GEOMETRIA E ALGEBRA LINEARE
Metodi Didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula.
Modalità di verifica apprendimento
La valutazione dello studente prevede una prova intermedia scritta (facoltativa) sulla prima parte del corso ed una prova scritta finale con esame orale, in cui vengono proposti:
1) Prova intermedia facoltativa: Domande a risposte multiple sulle proprieta' dei sistemi dinamici (stabilita', risposta a segnali di ingresso).
2) Prova scritta finale con esame orale: Domande aperte circa l'analisi di proprieta' dei sistemi dinamici (stabilita', risposta a segnali di ingresso) e sintesi di sistemi di controllo in retroazione.
Lo studente dovra' dimostrare:
1) Conoscenza base dei modelli di stato e ingresso-uscita (cc2,cc10,ca3,ca7,ca11)
2) Di essere in grado di analizzare il comportamento dinamico di un sistema lineare (cc2,cc10,ca3,ca7,ca11)
3) Conoscenza base dei fondamenti teorici del controllo in retroazione sullo stato e sull'uscita (cc2,cc10,ca3,ca7,ca11)
4) Di essere in grado di progettare un sistema di controllo in retroazione per sistemi lineari (cc2,cc10,ca3,ca7,ca11)
Programma del corso
1. MODELLISTICA E SIMULAZIONE
- Modelli di stato e ingresso-uscita.
- Modelli lineari a parametri concentrati di sistemi elettrici, meccanici, idraulici e termici.
- Simulazione al calcolatore di sistemi dinamici (MATLAB+SIMULINK).
2. ANALISI DI SISTEMI LINEARI A TEMPO-CONTINUO
- Cenni sulla trasformata e antitrasformata di Laplace
- Funzione di trasferimento e risposta impulsiva
- Analisi della risposta: risposta libera e risposta forzata
- Stabilità
- Criterio di Routh-Hurwitz
- Risposta al gradino
- Analisi armonica
- Risposta in frequenza e sue rappresentazioni grafiche mediante diagrammi di Bode e Nyquist.
3. ANALISI DI SISTEMI A RETROAZIONE
- Stabilità interna
- Criterio di Nyquist
- Margini di stabilità
- Specifiche statiche: errori a regime e tipo del sistema
- Specifiche dinamiche nel dominio del tempo (sovraelongazione, tempo di assestamento e tempo di salita)
- Specifiche dinamiche nel dominio della frequenza (picco di risonanza, banda passante, margine di fase e pulsazione di attraversamento)
- Correlazioni empiriche fra le varie specifiche
4. SINTESI DI SISTEMI DI CONTROLLO A RETROAZIONE
- Sintesi nel dominio della frequenza
- Cenni alla sintesi per tentativi mediante il luogo delle radici
- Compensatori PID
- Sintesi diretta
5. SISTEMI A DATI CAMPIONATI
- Analisi dei sistemi a tempo discreto
- Metodi di discretizzazione
- Sintesi di sistemi di controllo