ID:
48310
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
90
CFU:
9
SSD:
AUTOMATICA
Url:
INGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA/Percorso Comune Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 05/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso ha lo scopo di presentare le caratteristiche dei modelli impiegati per la descrizione matematica dei sistemi dinamici, ne discute le relative proprietà e fornisce gli strumenti fondamentali per la progettazione dei dispositivi di controllo in retroazione.
Le principali conoscenze acquisite sono:
- metodologie di base per l'analisi di sistemi dinamici lineari e stazionari multi-ingresso multi-uscita
- metodologie di base per l'analisi armonica di sistemi lineari a singolo ingresso e singola uscita
- criteri per la verifica di stabilità dei sistemi in retroazione
- metodi grafici (diagrammi di Bode, luogo delle radici) per l'analisi di funzioni di trasferimento di sistemi lineari
- caratteristiche generali delle principali tipologie di funzioni per il controllo (reti correttrici e regolatori PID)
Le conoscenze acquisite potranno essere applicate dallo studente per:
- analizzare la risposta di un sistema dinamico lineare di interesse ingegneristico (sistemi meccanici, reti elettriche, ecc.), sia in funzione delle condizioni iniziali sia in funzione dei segnali di ingresso
- progettare funzioni di controllo per la stabilizzazione e la correzione della risposta di un sistema dinamico in retroazione
- risolvere semplici problemi di soddisfacimento delle specifiche su prestazioni statiche (es. errore a regime) o dinamiche (es. tempo di assestamento) per un sistema di controllo in retroazione
Le principali conoscenze acquisite sono:
- metodologie di base per l'analisi di sistemi dinamici lineari e stazionari multi-ingresso multi-uscita
- metodologie di base per l'analisi armonica di sistemi lineari a singolo ingresso e singola uscita
- criteri per la verifica di stabilità dei sistemi in retroazione
- metodi grafici (diagrammi di Bode, luogo delle radici) per l'analisi di funzioni di trasferimento di sistemi lineari
- caratteristiche generali delle principali tipologie di funzioni per il controllo (reti correttrici e regolatori PID)
Le conoscenze acquisite potranno essere applicate dallo studente per:
- analizzare la risposta di un sistema dinamico lineare di interesse ingegneristico (sistemi meccanici, reti elettriche, ecc.), sia in funzione delle condizioni iniziali sia in funzione dei segnali di ingresso
- progettare funzioni di controllo per la stabilizzazione e la correzione della risposta di un sistema dinamico in retroazione
- risolvere semplici problemi di soddisfacimento delle specifiche su prestazioni statiche (es. errore a regime) o dinamiche (es. tempo di assestamento) per un sistema di controllo in retroazione
Prerequisiti
Algebra lineare, equazioni differenziali, numeri complessi.
Metodi didattici
Il corso è organizzato al fine di fornire le principali conoscenze teoriche tramite lezioni frontali e sessioni pratiche con software specifico (MATLAB/Simulink).
Periodicamente, durante tale lezioni verranno svolti esercizi numerici specifici, della tipologia richiesta per lo svolgimento dell'esame.
Periodicamente, durante tale lezioni verranno svolti esercizi numerici specifici, della tipologia richiesta per lo svolgimento dell'esame.
Verifica Apprendimento
La prova d’esame è valida per 9 CFU e ha lo scopo di verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
Per tale numero di crediti l'esame consiste in due parti:
1) PROVA SCRITTA con esercizi numerici e test a risposta multipla (punteggio massimo: 24).
2) PROVA AL CALCOLATORE (punteggio massimo: 7), alla quale accedono coloro che hanno conseguito risultato positivo alla PROVA SCRITTA (punteggio minimo: 15), con verifica ed approfondimento degli esercizi di progetto tramite software specifico (MATLAB/Simulink).
NOTA BENE: Entrambe le prove sono normalmente svolte nella stessa giornata di appello, salvo eventuali imprevisti tecnici. E' possibile, in caso di superamento della prova 1, posticipare la prova 2 ad un appello successivo. E' inoltre possibile ripetere separatamente le due prove, ma per ciascuna verrà considerata valida l’ultima consegnata.
Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità relative all'analisi di sistemi dinamici lineari ed al progetto di semplici sistemi di controllo che rispettino specifiche statiche e dinamiche, tramite la soluzione di esercizi numerici e la selezione delle risposte corrette a quesiti di approfondimento teorico.
Per tale numero di crediti l'esame consiste in due parti:
1) PROVA SCRITTA con esercizi numerici e test a risposta multipla (punteggio massimo: 24).
2) PROVA AL CALCOLATORE (punteggio massimo: 7), alla quale accedono coloro che hanno conseguito risultato positivo alla PROVA SCRITTA (punteggio minimo: 15), con verifica ed approfondimento degli esercizi di progetto tramite software specifico (MATLAB/Simulink).
NOTA BENE: Entrambe le prove sono normalmente svolte nella stessa giornata di appello, salvo eventuali imprevisti tecnici. E' possibile, in caso di superamento della prova 1, posticipare la prova 2 ad un appello successivo. E' inoltre possibile ripetere separatamente le due prove, ma per ciascuna verrà considerata valida l’ultima consegnata.
Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità relative all'analisi di sistemi dinamici lineari ed al progetto di semplici sistemi di controllo che rispettino specifiche statiche e dinamiche, tramite la soluzione di esercizi numerici e la selezione delle risposte corrette a quesiti di approfondimento teorico.
Testi
Dispense redatte dal docente.
Testi consigliati per approfondimenti:
K.J. Astrom, R. Murray "Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers", online
http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/
G. Marro: "Controlli automatici", Zanichelli, 2004 (5a ed.).
P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni: "Fondamenti di controlli automatici", McGraw-Hill, 2008 (3a ed.)
Testi consigliati per approfondimenti:
K.J. Astrom, R. Murray "Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers", online
http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/
G. Marro: "Controlli automatici", Zanichelli, 2004 (5a ed.).
P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni: "Fondamenti di controlli automatici", McGraw-Hill, 2008 (3a ed.)
Contenuti
Modelli matematici per sistemi dinamici. Modelli a tempo continuo ed a tempo discreto, lineari e non lineari, stazionari e non stazionari.
Modelli ingresso-uscita ed ingresso-stato-uscita. Stabilità rispetto a perturbazioni dello stato iniziale e dell'ingresso. Sistemi dinamici lineari e stazionari. Determinazione del moto e della risposta. Matrice di transizione e sue proprietà. Modi e loro stabilità. Risposta impulsiva.
Sistemi lineari e stazionari ad un ingresso ed una uscita. Funzioni di trasferimento e schemi
a blocchi. Passaggio da un modello ingresso-stato-uscita alla funzione di trasferimento e
viceversa. Risposte canoniche. Analisi armonica. Diagrammi di Bode e di Nyquist. Proprietà generali dei sistemi in retroazione. Errori a regime e tipo di sistema. Stabilità dei sistemi in retroazione. Il criterio di Routh, il criterio di Nyquist, il margine di ampiezza e di fase.
Il luogo delle radici. Progettazione di dispositivi per la correzione della risposta: reti
correttrici e regolatori standard PID.
Progetto di regulatori con specifiche nel dominio del tempo e della frequenza.
Analisi e sintesi di sistemi di controllo lineari a tempo continuo con MATLAB e Simulink.
Modelli ingresso-uscita ed ingresso-stato-uscita. Stabilità rispetto a perturbazioni dello stato iniziale e dell'ingresso. Sistemi dinamici lineari e stazionari. Determinazione del moto e della risposta. Matrice di transizione e sue proprietà. Modi e loro stabilità. Risposta impulsiva.
Sistemi lineari e stazionari ad un ingresso ed una uscita. Funzioni di trasferimento e schemi
a blocchi. Passaggio da un modello ingresso-stato-uscita alla funzione di trasferimento e
viceversa. Risposte canoniche. Analisi armonica. Diagrammi di Bode e di Nyquist. Proprietà generali dei sistemi in retroazione. Errori a regime e tipo di sistema. Stabilità dei sistemi in retroazione. Il criterio di Routh, il criterio di Nyquist, il margine di ampiezza e di fase.
Il luogo delle radici. Progettazione di dispositivi per la correzione della risposta: reti
correttrici e regolatori standard PID.
Progetto di regulatori con specifiche nel dominio del tempo e della frequenza.
Analisi e sintesi di sistemi di controllo lineari a tempo continuo con MATLAB e Simulink.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
3 anni
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Persone
Persone (2)
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