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NICOLA MIMMO
Docente Interateneo
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Automatic Controls
Advanced Automotive Engineering (D.M.270/04) (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le basi dei sistemi di controllo automatico multi-ingresso-multi-uscita. Basata su noti concetti di progettazione lineare, l'architettura di controllo è composta da schemi di feedback e feedforward che garantiscono stabilità, robustezza e prestazioni. Strumenti teorici come linearizzazione, autovalori, autovettori, raggiungibilità, osservabilità, dualità, controllo ottimo e il filtro di Kalman rappresentano il principale risultato di apprendimento di questo corso, nonché la capacità di applicare questi strumenti per risolvere problemi di controllo automobilistico.
Prerequisiti
Conoscenze di base di vettori, matrici, norme di vettori e matrici, prodotto scalare, trasposta, determinante di matrice, inverse di matrice, immagine e nullo, base e basi ortogonali, cambi di cooridinate, autovalori ed autovettori.
Programma del corso
PARTE 1 - Teoria dei sistemi
Rappresentazione nello spazio egli stati, stabilità, raggiungibilità, osservabilità, decomposizione canonica di Kalman, controllo ottimo, stima ottima dello stato
PARTE 2 - Applicazioni
Controlli longitudinali: Anti-Lock Braking System (ABS), Traction Control System (TCS), Adaptive Cruise Control (ACC)
Controlli verticali: Active Suspension Systems (AS)
Controlli Laterali: Electronic Stability Control (ESC)
Stima dello stato
Testi/Bibliograf
Metodi didattici
Presentazioni, Videos, Wooclap, Lavagna, Lavagna elettronica, Microsoft Teams, Simulazioni al calcolatore, MATLAB, Simulink.
Testi di riferimento
PARTE 1
[1] P. J. Antsaklis, A. N. Michel, "Linear Systems" - Birkhauser (2006) - - ISBN 978-0-8176-4434-5
[2] Frank L. Lewis, Draguna L. Vrabie, Vassilis L. Syrmos, "Optimal Control", Third Edition (2012) - Print ISBN:9780470633496 Online ISBN:9781118122631 DOI:10.1002/9781118122631
[3] D. Simon, “Optimal State Estimation: Kalman, H Infinity, and Nonlinear Approaches” – Wiley (2006)
[4] Weintraub, "Jordan Canonical Form. Theory and Practice" - Morgan & Claypool (2009)
PARTE 2
[5] U. Kiencke, L. Nielsen. “Automotive Control Systems: For Engine, Driveline and Vehicle” - Second Edition – Springer (2005) - ISBN 978-3-642-06211-7
[6] R. Rajamani. “Vehicle Dynamics and Control” – Springer (2012) - ISBN 978-1-4899-8546-0
[7] W. Chen, H. Xiao, Q. Wang, L. Zhao, M. Zhu. “Integrated Vehicle Dynamics and Control” – Wiley (2016)
[8] T. Gillespie, “Fundamentals of Vehicle Dynamics” - Weber (1992)
[9] Ulsoy, A. Galip, Huei Peng, and Melih Çakmakci. "Automotive control systems". Cambridge University Press, 2012.
Verifica dell'apprendimento
L'esame è costituito da un progetto di gruppo (max 3 studenti) in cui gli studenti risolvono un problema di controllo in ambito automotive. L' esame prevede la stesura di una relazione tecnica e della preparazione di un simulatore sul quale testare la soluzione proposta. Durante lo sviluppo del progetto il gruppo è caldamente invitato al confronto con il docente in una logica di sottomissione-revisione ricorsiva fino al raggiungimento del voto ritenuto sufficiente dagli studenti del gruppo. Tutti i membri dello stesso gruppo ricevono lo stesso voto sulla scala dei trentesimi.
Per superare l'esame gli studenti devono dimostrare di conoscere le basi per la buona progettazione di un sistema di controllo in ambito automotive. Il voto del progetto sarà proporzionale al livello di dettaglio e alla qualità del lavoro prodotto.
Le modalità d'esame sono indiscutibilie valgono anche per gli studenti ERASMUS.
La frequenza alle lezioni, anche se fortemente consigliata, non è necessaria per il superamento dell'esame.
Risultati attesi
Basi per la buona progettazione di un sistema di controllo in ambito automotive.