Insegnamento mutuato da: B002348 - FONDAMENTI DI AUTOMATICA Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI
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 per tentativi, controllori PID.
Sistemi a dati campionati.
- Basso, Chisci, Falugi: Fondamenti di automatica, CittàStudi, 2007.
https://onesearch.unifi.it:443/39UFI_V1:AllResources:39sbart_almap7151292630003302
- Bolzern, Scattolini e Schiavoni: Fondamenti di controlli automatici, 3a edizione, Mc Graw-Hill Italia, Milano, 2008.
Altro materiale:
- Appunti del docente
- Cavallo, Setola e Vasca: La nuova guida a Matlab, Simulink e Control Toolbox, 2002.
Obiettivi Formativi
Conoscenza e comprensione
Gli obiettivi di apprendimento attesi riguardano i seguenti argomenti:
- Modellistica: classificazione dei sistemi e dei modelli,
- Analisi della dinamica e della stabilità dei sistemi LTI con tecniche nel dominio del tempo e della frequenza,
- Tecniche di progetto di sistemi di controllo automatico a retroazione nel dominio della frequenza.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di applicare la conoscenza acquisita per il raggiungimento dei seguenti obiettivi:
- Utilizzare le metodologie per l'analisi dei segnali e dei sistemi a tempo continuo,
- Utilizzare gli strumenti informatici CAD per l’analisi e la simulazione dei sistemi LTI,
- Utilizzare tecniche e strumenti per la progettazione di sistemi di controllo a retroazione.
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
Analisi di reti elettriche: ELETTROTECNICA/ TEORIA DEI CIRCUITI
Elementi di meccanica, idraulica e termodinamica: FISICA
Conoscenza elementare dell'uso di un PC: FONDAMENTI DI INFORMATICA
Metodi Didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula.
Modalità di verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso due prove obbligatorie: una prova scritta ed una orale, per ognuno dei 7 appelli annui.
Prova scritta
Tempo a disposizione: 2 ore (+ 30 minuti per certificati DSA)
E' necessario portare la tessera universitaria (o altro documento di identità) per accedere all'aula, i posti vengono assegnati dal docente.
Zaini/borse e telefoni (spenti) verranno lasciati ai margini dell'aula o alla cattedra.
Materiali consentiti:
- fogli formato A4 bianchi
- carta millimetrata logaritmica (vedi moodle) + righello
- foglio fronte/retro con grafici reti anticipatrici e attenuatrici (vedi moodle)
- un singolo foglio A4 fronte/retro con formule utili
- penne vari colori (no rosso)
- calcolatrice
L’esame scritto prevede tre esercizi:
1) test a scelta multipla relativo all’analisi dei sistemi dinamici a tempo continuo e a tempo discreto (punteggio massimo 7/30, con soglia minima richiesta di 0/30) ;
2) esercizio riguardante l’analisi di un sistema LTI in retroazione con metodi nel dominio della frequenza (Bode, Nyquist, luogo delle radici, criterio di R-H, punteggio max 12/30);
3) esercizio sul progetto di un sistema di controllo in retroazione mediante l’uso di reti compensatrici nel dominio della frequenza (punteggio max 12/30)
Prova orale
L’esito della prova scritta viene discusso durante la prova orale e, nei casi sufficienti, viene proposta la verbalizzazione; con un esito della prova scritta non inferiore a 14/30, su richiesta dello studente, è possibile sostenere una prova orale completa purché questa avvenga nello stesso appello della prova scritta.
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 (9 CFU)
- 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
- Il luogo delle radici (9 CFU)
4. SINTESI DI SISTEMI DI CONTROLLO A RETROAZIONE
- Funzioni compensatrici elementari: funzione attenuatrice ed anticipatrice
- Sintesi per tentativi nel dominio della frequenza
- Compensatori PID
5. SISTEMI A DATI CAMPIONATI (9 CFU)
- Analisi dei sistemi a tempo discreto
- Metodi di discretizzazione
- Sintesi di sistemi di controllo