B020642 - MECHATRONICS

Italian

1 Sensors used by drive and actuation systems
2 Electric Drives

3 Direct Drives: Applications

4 Fluid Systems: design and modelling

5 Hydraulic Systems

6 Pneumatic Systems

7 Transmission Systems

Allotta Pugi - Meccatronica: Azionamenti elettrici ed oleodinamici.
II Edizione Gennaio 2016

The aim of the Course is to provide a series of integrated skills related to the design of electromechanical systems with particular reference to the application in the areas of robotics, automation and therefore mechatronics proper.
The in-depth knowledge of the theoretical-scientific aspects of engineering, both in general and in-depth with respect to those of mechanical engineering, in which they are able to identify, formulate and solve, even in an innovative way, complex problems or those requiring an approach interdisciplinary. The ability to understand a multidisciplinary context in engineering and to work in a problem solving perspective.,: The in-depth knowledge of the theoretical-scientific aspects of mathematics and other basic sciences and to be able to use this knowledge to interpret and describe the problems of complex engineering or requiring an interdisciplinary approach. The knowledge and use of scientific tools (informatics and other) specific for the design sector in the realm of mechanical engineering.
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La conoscenza dei principi di progettazione degli impianti produttivi e dei processi, delle infrastrutture logistiche di impianto per la movimentazione e lo stoccaggio dei materiali. La comprensione dei vantaggi e dei limiti delle scelte di processo e impiantistiche nei diversi contesti di applicazione., La conoscenza del settore dei veicoli terrestri approfondendo gli aspetti strutturali delle varie tipologie di veicoli. La conoscenza delle macchine elettriche e dei relativi sistemi di alimentazione per trazione. La conoscenza degli aspetti strutturali e termo-fluidodinamici dei motori a combustione interna., La conoscenza del settore dell’automazione e della controllistica. La conoscenza di sistemi meccatronici., La conoscenza dei metodi per ideare, pianificare, progettare e gestire sistemi, processi e servizi complessi e/o innovativi.
La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell'ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare e realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidati; La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per analizzare e ottimizzare apparati e sistemi meccanici, nonché di innovare i medesimi anche attraverso lo sviluppo ed il miglioramento dei metodi di progettazione, confrontandosi con continuità con la rapida evoluzione propria dell’ambito dell’ingegneria meccanica., 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., La capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al loro livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare componenti, apparati e sistemi meccanici di vario genere e per le più ampie applicazioni., La capacità approfondita di scegliere e utilizzare attrezzature, strumenti, procedure e metodi appropriati, conoscendone i limiti e le potenzialità; in particolare la capacità di condurre esperimenti anche complessi, gestire ed impiegare strumentazione e software avanzati, con capacità di analisi adeguata. Modifica

La conoscenza dei principi di progettazione degli impianti produttivi e dei processi, delle infrastrutture logistiche di impianto per la movimentazione e lo stoccaggio dei materiali. La comprensione dei vantaggi e dei limiti delle scelte di processo e impiantistiche nei diversi contesti di applicazione., La conoscenza del settore dei veicoli terrestri approfondendo gli aspetti strutturali delle varie tipologie di veicoli. La conoscenza delle macchine elettriche e dei relativi sistemi di alimentazione per trazione. La conoscenza degli aspetti strutturali e termo-fluidodinamici dei motori a combustione interna., La conoscenza del settore dell’automazione e della controllistica. La conoscenza di sistemi meccatronici., La conoscenza dei metodi per ideare, pianificare, progettare e gestire sistemi, processi e servizi complessi e/o innovativi.
La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell'ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare e realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidati; La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per analizzare e ottimizzare apparati e sistemi meccanici, nonché di innovare i medesimi anche attraverso lo sviluppo ed il miglioramento dei metodi di progettazione, confrontandosi con continuità con la rapida evoluzione propria dell’ambito dell’ingegneria meccanica., 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., La capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al loro livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare componenti, apparati e sistemi meccanici di vario genere e per le più ampie applicazioni., La capacità approfondita di scegliere e utilizzare attrezzature, strumenti, procedure e metodi appropriati, conoscendone i limiti e le potenzialità; in particolare la capacità di condurre esperimenti anche complessi, gestire ed impiegare strumentazione e software avanzati, con capacità di analisi adeguata.

Knowledge of the design principles of production plants and processes, of plant logistics infrastructures for material handling and storage. Understanding the advantages and limitations of process and plant choices in the different application contexts., Knowledge of the field of land vehicles by analyzing the structural aspects of the various types of vehicles. Knowledge of electric machines and their traction power systems. Knowledge of the structural and thermo-fluid dynamic aspects of internal combustion engines., Knowledge of the automation and control industry. Knowledge of mechatronic systems., Knowledge of the methods to conceive, plan, design and manage complex and / or innovative systems, processes and services.
The ability to apply their knowledge and understanding to identify problems and to formulate solutions, in mechanical engineering, to set up, design and implement, and verify systems and apparatuses also of high functional complexity, taking into account implications related to environmental, economic and ethical aspects, all through the use of consolidated methods; The ability to apply their knowledge and understanding to analyze and optimize equipment and mechanical systems, as well as to innovate the same also through the development and improvement of design methods, comparing with continuity with the rapid evolution of the scope of the mechanical engineering., The ability to choose and apply appropriate analytical and modeling methods, based on mathematical and numerical analysis, in order to simulate the behavior of components and systems in order to predict and improve their performance. engineering projects adapted to their level of knowledge and understanding, working in collaboration with engineers and non-engineers. The projects may concern components, apparatus and mechanical systems of various kinds and for wider applications., The in-depth ability to choose and use appropriate equipment, tools, procedures and methods, knowing their limits and potential; in particular the ability to conduct even complex experiments, manage and use advanced instrumentation and software, with adequate analytical skills

Knowledge concerning:
Phisics
Electric Circuit and electrical machines
Industrial electronics
Design and Control of Linear Time-Invariant Systems

Lessons
Tech. Visit to industrial plants and laboratories

Knowledge transfer concerning design, simulation and use of electric and hybrid traction systems.
Multidiscplinary and Mechatronic knowledges.

It is expected the preparation of a group report that is presented during the oral examination.
The oral exam is divided into the following phases:
1) presentation of the elaborate 10-15 minutes
2) about two theoretical questions related to the program of the course (about 15-20 minutes)
3) An exercise: sizing of a system, of a system or of a component according to the provisions of the course program (duration approximately 10 minutes)
The total duration of the exam does not exceed 40-45 minutes
The course provides the acquisition of fundamental knowledge relating to the choice and modeling of different types of hydraulic, pneumatic and electric drive. In particular, aspects relating to the selection and integration of the implementation system within complex automation systems are emphasized with particular attention to the care of synergistic aspects related to efficiency, controllability and harmonization of the implementation system within a more general process. of machine design.

1 Electic Machine and Drives
DC Motors
Choppers (Step up/ Step down, four o two quadrant versions) PWM technique
Control of DC machines including field weakening.
Induction Machines, modelling
Inverter, SVM Modulation technique
Vector control of AC Drives (FOC and DTC for induction machines)
Brushless and PM Syncronous Machines, modelling and Control (FOC)
Step Motors
Direct Drive Solutions
2 Servo Hydraulic and Pneumatic Systems
Fundamental Phisic and design principles
Components: description, functionality, modelling.
Servo-Valve: modelling and dynamical response
Example of fluid circuits and applications.
3 Industrial Electronics
Position and Speed Sensors
Strain gauges, general principles design and applications.
Analogue Signals and operational amplifiers.
4 Mechanical transmission systems