Insegnamento FONDAMENTI DI AUTOMATICA
| Nome del corso | Ingegneria informatica ed elettronica |
|---|---|
| Codice insegnamento | 70A00058 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Mario Luca Fravolini |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2024 |
| Erogato | Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria informatica |
| Settore | ING-INF/04 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | L’insegnamento fornisce le competenze di base necessarie allo studente per saper analizzare le proprietà dei sistemi dinamici lineari e stazionari e per per saper progettare sistemi di controllo automatico. I principali contenuti riguardano: • Modelli di sistemi reali • Analisi dei sistemi lineari, nel dominio del tempo e della frequenza • Sistemi Controllati • Analisi di sistemi in retroazione • Analisi con il Luogo delle Radici • Specifiche statiche e dinamiche nei sistemi controllo • Progetto del regolatore nel dominio della frequenza |
| Testi di riferimento | - P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni :Fondamenti di controlli automatici 3/ed Mc Graw-Hill, 2008 (o edizioni successive) |
| Obiettivi formativi | L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti nozioni sull’impiego dei più importanti strumenti di analisi e di progetto per sistemi di controllo (lineari e stazionari tempo continuo) ad un ingresso ed una uscita. Le principali conoscenze acquisite saranno: • Conoscenze di base per la modellazione ed analisi dei sistemi dinamici tempo continuo. • Conoscenze di base sui principali schemi di controllo. • Conoscenza dei principali strumenti per l’analisi ed il progetto di sistemi di controllo ad un ingresso ed una uscita. • Conoscenza dei software di analisi, progetto e simulazione dei sistemi dinamici. • Conoscenza delle problematiche relative a rumori ed incertezze di moderazione sulle prestazioni dei sistemi di controllo. • Conoscenze di base sulle specifiche di progetto e sui vincoli progettuali per un sistema di controllo. Le principali abilità acquisite saranno: • Capacità di saper scegliere ed applicare gli strumenti più idonei per l'analisi dei sistemi dinamici lineari. • Capacità di saper scegliere lo schema di controllo tenendo conto delle specifiche. • Saper impiegare i toolbox di Matlab e simulink per l’analisi ed il progetto e verifica simulativa dei sistemi tempo continuo. |
| Prerequisiti | Analisi Matematica I e Fisica I |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: • Lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti trattati nel corso. • Esercitazioni in aula curate dal docente aventi per oggetto l’applicazione delle tecniche di analisi e sintesi introdotte a sistemi dinamici di interesse ingegneristico anche avvalendosi di strumenti di simulazione in ambiente Matlab e simulink. |
| Altre informazioni | Ulteriori informazioni sono disponibili attraverso la pagina Unistudium dell’insegnamento. Il docente è disponibile per consultazioni al termine di ogni lezione; consultazioni con il docente in persona o attraverso la piattaforma Microsoft Teams possono inoltre essere concordate in altri orari. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame prevede una prova scritta di durata complessiva di 2.5 ore ed una prova orale, entrambe obbligatorie. • La prova scritta sarà costituita da 2 o più esercizi strutturati in più punti che coprono tutta i gli argomenti trattati nel corso e di una domanda aperta. • La prova scritta è finalizzata a verificare la comprensione dei vari strumenti di analisi e progetto trattati nel corso ed a verficare la capacità di saper correlare in modo organico le varie informazioni ottenute nello svolgimento dei vari punti dell’elaborato. • Verifica della capacità di saper presentare ed organizzare i risultati in modo sintetico e chiaro avvalendosi anche di schemi, grafici e formule. • La prova orale è finalizzata a valutare il livello di comprensione degli argomenti teorici e pratici alla base del corso ed a valutare la capacità di presentare in modo rigoroso e chiaro gli argomenti. • La prova orale si svolge,di norma, qualche giorno dopo la svolgimento dell’esame scritto. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | • Modelli di sistemi reali Esempi di modellazione di sistemi dinamici reali. Modelli ingresso-uscita. Modelli lineari, stazionaria a dimensione finita. • Analisi dei sistemi lineari Rappresentazione ed analisi dei sistemi lineari a tempo continuo con trasformata di Laplace. Modi di un sistema lineare a tempo continuo. Stabilità. Analisi della Risposta al gradino di sistemi del primo e del secondo ordine. Analisi della risposta ad ingressi sinusoidali, Risposta Armonica, diagrammi di Bode, diagramma di Nyquist. • Sistemi Controllati Controllo a catena aperta, in retroazione, a compensazione dei disturbi, in avanti. Proprietà dei sistemi a retroazione: funzioni di sensitività e sensitività alle variazioni parametriche, reiezione dei disturbi, miglioramento del comportamento dinamico, effetti del rumore di processo e di misura. • Analisi di sistemi in retroazione Stabilità dei sistemi in retroazione e condizioni generali nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Criterio di Routh, criterio di Nyquist nei sistemi tempo continuo. Margini di stabilità, Stabilità condizionata ed in condizioni perturbate. Errore a regione e tipo di sistema. • Analisi con il Luogo delle Radici Luogo delle radici per l'analisi dei sistemi tempo continuo. Regole di tracciamento del luogo delle radici. Studio degli effetti del movimento di poli e zeri. Impiego del luogo delle radici alla stabilizzazione ed alla sintesi. • Specifiche nei sistemi controllo e Sintesi del controllo nel dominio delle frequenza Specifiche e fedeltà di risposta statica e dinamica. Traslazione specifiche dal dominio del tempo al dominio della frequenza. Impostazione generale del problema della sintesi dei sistemi di controllo. Progetto del regolatore statico e dinamico con metodo grafico per mezzo dei diagrammi di Bode. Sistemi di controllo Avanzati: Limiti dello schema di controllo in retroazione classico e sistemi di controllo a due gradi di libertà. • Elementi di Programmazione in Matlab al fine di comprendere saper replicare i vari esempi simulativi presentati nel corso. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | • Obiettivo 4: Istruzione di qualità • Obiettivo 9: Industria, innovazione e infrastrutture |