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Cristian SECCHI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Controlli automatici
Ingegneria gestionale (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso di controlli automatici fornisce le basi metodologiche per le applicazioni dei controlli automatici in campo industriale, con particolare riferimento alla analisi e controllo dei sistemi dinamici, categoria che comprende la maggior parte dei sistemi fisici e astratti (ad esempio una parte di macchinario in movimento, oppure una serie storica di fluttuazione del valore di una azione).
Prerequisiti
Corsi di Analisi Matematica, Geometria, Fisica ed Elettrotecnica.
Programma del corso
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. 1.5 CFU
3. Stabilità e sistemi in retroazione: Definizione di stabilita'. Stabilita' del sistema e modi del sistema. Stabilita' ingresso limitata - uscita limitata. 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. 1.5 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. Regolatori standard: Teoria dei Regolatori standard PID. 0.5 CFU
6. Strumenti software per la modellistica e il progetto del controllo. Matlab e Simulink. 0.5 CFU
Metodi didattici
Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni. Inoltre verranno svolte attività di simulazione di sistemi dinamici.
La frequenza alle lezioni in aula non è obbligatoria ma fortemente consigliata.
La lingua del corso è l'italiano.
Testi di riferimento
Lucidi scaricabili dal canale Teams del corso.
FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI 4/ED
di Paolo Bolzern, Riccardo Scattolini, Nicola Schiavoni
Data di Pubblicazione: 5 Febbraio 2015, McGraw Hill
Verifica dell'apprendimento
L'esame prevede una prova scritta (17 domande a risposta multipla e 3 esercizi) e una prova orale. Si accede alla prova orale solamente se si totalizza un minimo di 18 punti nella prova scritta. La prova orale può aggiungere o togliere 3 punti al voto della prova scritta.
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:
(1) Conoscenza e capacità di comprensione. Attraverso le lezioni teoriche lo studente comprende i concetti e i metodi necessari per la modellistica e il controllo di sistemi dinamici. Tali metodi includono la conoscenza delle trasformate e antitrasformate di Laplace, della funzione di trasferimento, dell'analisi della risposta di un sistema, lo studio dei sistemi elementari del primo e del secondo ordine e l'utilizzo del luogo delle radici per il progetto del controllore.
(2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Attraverso le attività teoriche e di laboratorio lo studente apprende le basi di controlli automatici per modellare sistemi dinamici e progettare l’architettura di controllo in retroazione di un sistema dinamico.
(3) Autonomia di giudizio. L’insegnamento fornisce agli studenti gli strumenti per valutare con spirito critico diverse tecniche di modellistica e di controllo di sistemi dinamici per implementare un’applicazione industriale o di servizio
(4) Abilità comunicative. Gli studenti impareranno a presentare e a discutere sui controlli automatici e sulle sue principali tecniche di controllo in retroazione.
(5) Capacità di apprendimento. L’insegnamento fornisce le basi per l'applicazione dei controlli automatici in applicazioni industriali e di servizio.