Il corso intende fornire allo studente metodologie e strumenti per l'analisi di sistemi dinamici ed il progetto di semplici dispositivi di controllo (analogici e digitali).

- Conoscenza del concetto di sistema dinamico delle sue principali rappresentazioni matematiche (equazioni di ingresso-stato-uscita, funzione di trasferimento.
- Capacità di creare modelli matematici di sistemi dinamici lineari
- Capacità di calcolare l'evoluzione dello stato e della risposta del sistema
- Valutare il comportamento di un sistema dinamico mediante simulazione numerica.
- Conoscenza delle proprietà strutturali (stabilità, raggiungibilità, osservabilità) dei sistemi dinamici
- Capacità di studiarne le proprietà strutturali di stabilità, controllabilità e osservabilità
- Conoscenza del concetto di controllo in retroazione di un sistema dinamico
- Capacità di progettare un regolatore dinamico.
- Conoscenza dei principali indici di prestazione (specifiche) dei sistemi di controllo retroazionati
- Conoscenza delle principali tecniche di analisi nel dominio della frequenza per lo studio della stabilità e delle prestazioni di sistemi retroazionati
- Capacità di analizzare le proprietà di stabilità e le prestazioni dei sistemi di controllo retroazionati
- Conoscenza delle tecniche di sintesi per tentativi nel dominio della frequenza di controllori
- Capacità di progettare semplici sistemi di controllo in retroazione per sistemi ad un ingresso e un'uscita tramite funzioni attenuatrici ed anticipatrici.
- Conoscenza dei controllori industriali (PID/PLC) e delle relative tecniche di progetto
- Conoscenza dei sistemi di controlli a dati campionati e realizzazione di filtri digitali.
- Capacità di progettare sistemi di controllo a dati campionati.
- Valutare il comportamento e le prestazioni dei sistemi controllati mediante simulazione numerica.
- Valutare sperimentalmente il comportamento e le prestazioni dei sistemi controllati mediante implementazioni su semplici processi di laboratorio.

È ritenuta fondamentale la conoscenza del calcolo differenziale ed integrale delle funzioni a valori reali vettoriali di una o più variabili, e dei concetti di base della meccanica dell'elettromagnetismo e della termodinamica. Si ritengono inoltre necessari i risultati fondamentali sui numeri complessi, sulle funzioni di variabile complessa, sulla trasformata di Laplace ed una buona conoscenza dell'algebra lineare e della teoria delle funzioni polinomiali e razionali. È inoltre richiesta una conoscenza di base dell'ambiente operativo MATLAB.

Argomenti trattati nel corso e relativo peso in crediti.
- Introduzione allo studio dei sistemi dinamici. Modellistica e rappresentazione in variabili di stato di sistemi dinamici elettrici, meccanici ed elettromeccanici. (1cr)
- Calcolo dell'evoluzione dello stato e della risposta, analisi modale e stabilità di sistemi dinamici lineari. (1,5 cr)
- Proprietà di raggiungibilità e osservabilità, progetto del regolatore dinamico. (1 cr)
- Introduzione al controllo in retroazione dall'uscita. Algebra dei blocchi. (0,5 cr)
- Diagrammi di Bode, polari, di Nyquist, di Nichols e criterio di stabilità di Nyquist. Margini di stabilità. (1,5 cr)
- Risposta ad ingressi polinomiali di sistemi in retroazione; errori di inseguimento in regime permanente e reiezione dei disturbi. Risposta nel tempo e in frequenza di sistemi del primo e del secondo ordine. Prestazioni di un sistema di controllo: specifiche statiche e dinamiche. (1,5 cr)
- Progetto del controllore per sistemi a tempo continuo con tecniche di compensazione in frequenza; reti di compensazione anticipatrici ed attenuatrici. (1,5 cr)
- Controllo di sistemi a dati campionati e realizzazione di filtri digitali. Controllori di tipo industriale (PID, PLC) (1,5 cr)

Le esercitazioni riguardano sia esercizi relativi agli argomenti delle lezioni sia lo sviluppo di esempi applicativi. Alcune esercitazioni sono svolte in laboratorio informatico con l'utilizzo dell'ambiente operativo MATLAB (Control System Toolbox, Simulink). Nelle esercitazioni sperimentali saranno progettati e realizzati sistemi di controllo su sistemi reali stabili (es. motori elettrici, levitatore magnetico, pendolo inverso). È prevista la suddivisione in squadre.

I testi, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento'
Testi
P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, Ed. McGraw-Hill Libri Italia, Milano, 3a edizione, 2008
G. Calafiore, Elementi di Automatica, CLUT, Torino, 2004
A. Isidori, Sistemi di Controllo ' Vol. Primo, Ediz. Scientifiche Siderea, Roma, 1992. II ediz.
Sarà inoltre reso disponibile dal docente ulteriore materiale ausiliario sottoforma di slide presentate a lezione e di schemi per le esercitazioni di laboratorio

L'esame è costituito da una prova scritta e da una verifica sulle attività di laboratorio