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VALERIA VILLANI
Ricercatore t.d. art. 24 c. 3 lett. B
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Automazione Industriale
Ingegneria informatica (MN) (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso fornisce le basi metodologiche per le applicazioni dei controlli automatici in campo industriale, con particolare riferimento alla modellazione, all'analisi e al controllo dei sistemi dinamici, categoria che comprende la maggior parte dei sistemi fisici e astratti (ad esempio una parte di macchinario in movimento).
Prerequisiti
Conoscenze relative a principi di Analisi Matematica, Geometria e Fisica.
Programma del corso
La scansione dei contenuti per CFU è da intendere come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento alla luce dei feedback degli studenti e delle studentesse.
1. Fondamenti: Terminologia. Schemi a blocchi. Regole di riduzione di schemi a blocchi. Modelli lineari, definizione di linearità. Esempi di modelli (circuito elettrico, sistemi meccanici, effetti non lineari nei sistemi meccanici) (1 CFU)
2. Basi matematiche: Equazioni differenziali lineari. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Antitrasformata. Modi del sistema. Analisi Armonica. Trasformata di Fourier. Relazione tra trasformata di Fourier e trasformata di Laplace. Teorema sul regime sinusoidale. Diagrammi di Bode. (3 CFU)
3. Stabilità e sistemi in retroazione: Definizione di stabilita'. Stabilita' del sistema e modi del sistema. Stabilita' ingresso limitata - uscita limitata. Criterio di Routh e di Nyquist. Controllo in Retroazione. Specifiche. Risposta di sistemi elementari (primo e secondo ordine). Controllo ad azione diretta. Controllo in retroazione. Controllo proporzionale. Errori a regime. Guadagno statico e tipo del sistema. Specifiche frequenziali. Margine di fase e margine di ampiezza. Banda passante. (2 CFU)
4. Il metodo del luogo delle radici: Dinamica del sistema e luogo delle radici. Tracciamento qualitativo del luogo delle radici. Proprieta' del luogo delle radici. Sintesi del controllore mediante il luogo delle radici. (1 CFU)
5. Le reti correttrici e i regolatori standard: Reti correttrici. Teoria dei Regolatori standard PID. (1 CFU)
6. Strumenti software per la modellistica e il progetto del controllo. Matlab e Simulink. (1 CFU)
Metodi didattici
Lezioni teoriche e esercitazioni sull'analisi dei sistemi dinamici tramite modelli matematici simulati con il linguaggio Matlab/Simulink..
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point).
La frequenza alle lezioni frontali in presenza non è obbligatoria.
L’insegnamento è erogato in lingua italiana.
Testi di riferimento
Fondamenti di automatica
Roberto Vitelli, Massimiliano Petternella
Edizioni Efesto, 2016
Fondamenti di controlli automatici, IV edizione
Paolo Bolzern, Riccardo Scattolini, Nicola Schiavoni Mc Graw Hill, 2015
Tutte le slide proiettate a lezione saranno messe a disposizione dagli studenti.
Verifica dell'apprendimento
La verifica consisterà in una prova scritta e una prova orale. La prova scritta, a sua volta, si compone di due parte. La prima parte consiste in domande a risposta multipla e piccoli esercizi e permette di raggiungere un voto massimo pari a 15/30. La seconda parte consiste in tre esercizi e permette di raggiungere un voto massimo pari a 15/30. La prova orale consiste nella discussione della prova scritta e può aumentare o diminuire il voto dello scritto.
Risultati attesi
Gli obiettivi di apprendimento attesi a seguito del completamento del corso e superamento del relativo esame sono, con riferimento ai descrittori di Dublino, i seguenti:
Conoscenza e capacità di comprensione: tramite lezioni e le esercitazioni, lo studente apprende i metodi principali della teoria dei controlli automatici applicati nel settore dell'automazione industriale.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: mediante la discussione di esempi pratici, lo studente è in grado di generalizzare le conoscenze acquisite e applicarle a problemi complessi.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.
Abilità comunicative: lo studente avrà sviluppato la capacità di esporre in modo chiaro gli argomenti affrontati nel corso argomentando con precisione.
Autonomia di giudizio: lo studente avrà sviluppato la capacità di
scegliere autonomamente le metodiche di analisi e soluzione dei problemi relativi alle tematiche affrontate nel corso.