L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica le conoscenze e le metodologie necessarie per l'utilizzo di controllori digitali (Digital Signal Processors) per il controllo di convertitori elettronici di potenza e di azionamenti elettrici.

Discretizzazione di modelli dinamici
Controllo digitale real-time
Implementazione floating-point e fixed point del codice di controllo
Sviluppo del codice di controllo in simulazione
Fondamenti di identificazione dei parametri di motori e convertitori
Implementazione e test del codice sul banco sperimentale
Stesura di una relazione tecnica

Modellistica dei motori elettrici e dei convertitori elettronici di potenza
Basi di controlli automatici in tempo continuo e in tempo discreto
Basi di simulazione in Matlab/Simulink
Programmazione in C e conoscenza di Matlab

1) Introduzione al controllo digitale (10 ore)
' Differenze finite, trasformata z, stabilità dei sistemi di controllo digitali.
' Discretizzazione di funzioni di trasferimento lineari.
' Implementazione digitale di componenti elementari: filtro passabasso, regolatore PI, ecc'

2) Digital Signal Processor (DSP) per applicazioni industriali (10 ore)
' Architettura di mocrocontrollori e DSP
' Microcontrollori a 8-bit: il microcontrollore PIC
' DSP moderni per il controllo di azionamenti elettrici
' Implementazione fixed-point di algoritmi di controllo
' Fondamenti di programmazione di DSP fixed-point: linguaggi C ed Assembler ed esempi.
' Sistemi di sviluppo per DSP.

3) Interfacciamento di DSP ed azionamento elettrico (10 ore)
' Architettura dell'azionamento elettrico (inverter, motore, scheda di controllo)
' Condizionamento di segnali analogici
' Condizionamento di segnali digitali, generazione dei comandi per l'inverter
' Misure di corrente: trasduttori, tecniche di campionamento.
' Misura della posizione angolare e della velocità angolare: trasduttori, tecniche di misura.
' Altre misure (tensione, temperatura, ecc..)
' Protocolli di comunicazione (JTAG, CAN, SPI)

4) Implementazione sperimentali (30 ore)

a) Simulazione in S-Function
' Implementazione di algoritmi di controllo in ANSI-C
' Portabilità del codice simulato verso diversi controllori digitali

b) Controllo di corrente di converittori DC/DC
' Buck converter, boost converter, convertitore bidirezionale
' Implementazione floating point e fixed point

c) Controllo vettoriale del motore a induzione (IM)
' Modulazione PWM, iniezione di modo comune
' Controllo scalare V/Hz
' Controllo di corrente nel riferimento sincrono (d,q)
' Osservatore di flusso
' Controllo ad orientamento di campo
' Controllo in deflussaggio
' Implementazione floating point e fixed point

d) Controllo vettoriale di motori sincroni a magneti permanenti.
' Schema di controllo del motore a magneti permanenti superficiali (SPM)e confronto con lo schema di controllo del IM
' Schema di controllo del motore a magneti permanenti interni (IPM)e confronto con lo schema di controllo del IM
' Osservatore di flusso
' Deflussaggio dei motori SPM e IPM
' Implementazione floating point e fixed point

Laboratorio Simulink: simulazione numerica (8 ore)
Laboratorio dSPACE: implementazione floating point degli algoritmi di controllo simulati (10 ore)
Laboratorio DSP: implementazione fixed-point (12 ore)

Appunti del corso
G.Ellis, 'Control System Design Guide', 2000, Academic Press.
R. Isermann, 'Digital control systems', 1989, Springer.
Vagati, 'Azionamenti Elettrici', Dispense del corso.
Fratta, 'Dispense del corso di conversione statica dell'energia elettrica'

Progetto 1 ' Implementazione di un controllo digitale in simulazione
Progetto 2 - Implementazione di un controllo digitale su banco sperimentale
Esame orale: basato sulla discussione dei due progetti svolti da ciascun candidato.