Scopi

Il corso si propone di fornire allo studente le metodologie e gli strumenti per l'analisi ed il progetto di
sistemi di controllo. Vengono considerati sistemi dinamici lineari ad un ingresso ed un'uscita, sia a tempo
continuo che a tempo discreto (sistemi a dati campionati). Per l'analisi, il controllo e la simulazione dei
sistemi dinamici considerati viene fatto uso dell'ambiente operativo MATLAB (Control System Toolbox).

Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:

• Controlli automatici I

Programma per punti con riferimenti alle videolezioni:

1. Esempi di schemi di controllo (CA 4-6)


2. Studio della stabilità ingresso uscita (TdS 31)


3. Diagrammi di Nyquist e studio di casi (TdS 39)


4. Introduzione all'analisi dei sistemi a retroazione (CA 7)


5. Stabilità di sistemi a retroazione (CA 8-10)


6. Analisi della precisione (CA 11-13)


7. Analisi della risposta transitoria (CA 14-15)


8. Cenni sull'utilizzo della Carta di Nichols (CA 16-17)


9. Funzioni di sensibilità (CA 18)


10. Sintesi per tentativi: reti anticipatrici ed attenuatrici (CA 22-24)


11. Altri tipi di compensazione e sintesi mediante pi' funzioni compensatrici (CA 25-26)


12. Regolatori PID (CA 27)


13. Introduzione agli strumenti matematici per l'analisi dei sistemi discreti. Equazioni alle differenze. Trasformata Zeta: proprietà, teoremi e Z-trasformate di funzioni elementari (CP 2-3)


14. La z-antitrasformata. Metodo della lunga divisione. Metodo computazionale. Scomposizione in fratti semplici. Integrale di inversione (residui) (CP 4)


15. Campionamento e ricostruzione di segnali. Ricostruttore di Shannon. Aliasing. Risposta frequenziale del ricostruttore di ordine zero (CP 5-6)

Legenda:

TdS = Teoria dei Sistemi

CA = Controlli Automatici

CP = Controllo dei Processi

Il principale testo consigliato è:

• P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di Controlli Automatici, 2^a edizione, McGraw-Hill, Milano, 2004. (capitoli 1, 2, 4 - 7, 9 - 11, 17)

Larga parte del programma è coperta anche dai seguenti testi indicati dal modulo di Controlli Automatici I:

• A. Isidori, Sistemi di Controllo, 2^a edizione, vol. primo, Siderea, Roma, 1992.
  
  (i capitoli I - IV sono utilissimi per i punti 1, 4 - 11 del programma)


• S. Chiaverini, F. Caccavale, L. Villani, L. Sciavicco, Fondamenti di sistemi dinamici, McGraw-Hill, Milano, 2003.
  
  (utile per i punti 2, 3, ed anche in parte per i punti 13 - 17;)

È disponibile il seguente materiale didattico di supporto in formato PDF:

Slide sull'utilizzo di Matlab:

• Introduzione a Matlab (vers. 4.2) ( 93 KB)


• Introduzione a Matlab (vers. 5 e 6 - a cura dell'ing. Canale) ( 469 KB)


• Studio di sistemi dinamici LTI con Matlab ( 409 KB)


• Studio di sistemi dinamici in retroazione con Matlab ( 202 KB)

Slide di supporta alla preparazione:

Sono in corso di preparazione CD-ROM relativi ai corsi di Fondamenti di Automatica (a cura del prof. Michele Taragna e dell'ing. Massimo Canale) e di Controlli Automatici
(a cura dei proff. Marina Indri e Cosimo Greco). Parte delle slide utilizzate in tali videocorsi, relativi ad argomenti comuni al presente modulo di Controlli Automatici II,
sono già state completate e sono qui rese disponibili come materiale di supporto per la preparazione all'esame:

1) Slide tratte dal corso di Fondamenti di Automatica:

• Trasformata unilatera Zeta


• Analisi nel dominio del tempo e della trasformata Zeta di sistemi dinamici LTI a tempo discreto


• Analisi modale di sistemi dinamici LTI a tempo discreto

2) Slide tratte dal corso di Controlli Automatici:

• Schemi a blocchi


• Specifiche di progetto


• Precisione in regime permanente


• Reiezione di disturbi in regime permanente


• Diagrammi di Bode


• Diagrammi polari, di Nyquist e di Nichols


• Criterio di Nyquist


• Margini di stabilità


• Esempio di analisi della stabilità


• Analisi delle specifiche


• Reti di compensazione

Slide di supporto su Sistemi di controllo digitali

Il testo di riferimento per le esercitazioni è:

• M. Indri, Esercitazioni di Controlli Automatici, Edizioni Politeko, Torino, 1997. (esercizi svolti o con traccia della soluzione)

Fanno parte del programma del modulo di Controlli Automatici II le seguenti unità e lezioni del DVD multimediale relativo al modulo di Controlli Automatici:

• tutte le lezioni delle Unità 1, 2 e 3


• le lezioni 1, 2, 4 e 5 dell'Unità 4; la sola parte dedicata al "Compensatore P.I." della lezione 3 di tale Unità


• la sola lezione 1 dell'Unità 5

Tali unità e lezioni sono da intendersi come sostitutive delle videolezioni sotto indicate ai punti 1-12 del programma.

In attesa del completamento del DVD di "Fondamenti di Automatica" in corso di preparazione (di cui è reso disponibile parte del materiale alla voce "Dispense"), si mantiene l'utilizzo delle videolezioni indicate ai punti 13-18.

La trattazione dei "Sistemi di controllo digitali" svolta nelle lezioni 2-5 dell'Unità 5 del DVD di Controlli Automatici è più ampia di quanto previsto dal presente modulo. Si faccia riferimento alle slide di supporto su tale argomento disponibili alla voce "Dispense" del modulo, per avere indicazioni su quanto effettivamente richiesto.

Per maggiori ragguagli circa le specifiche relative ai CD-ROM e DVD prodotti consultare l'Area CD-ROM multimediali.

Il corso utilizza videolezioni tratte dai seguenti corsi:

Teoria dei Sistemi (TdS)

• Prof. Antonio Ruberti, Università di Roma "La Sapienza"


• Prof. Salvatore Monaco, Università di Roma "La Sapienza"

Controlli Automatici (CA)

• Prof. Alberto Isidori, Università di Roma "La Sapienza"

Controllo dei Processi (CP)

• Prof. Claudio Bonivento, Università di Bologna


• Prof. Alberto Tonielli, Università di Bologna

Programma per punti con riferimenti alle videolezioni:

• [1.] Esempi di schemi di controllo (CA 4-6)


• [2.] Studio della stabilità ingresso uscita (TdS 31)


• [3.] Diagrammi di Nyquist e studio di casi (TdS 39)


• [4.] Introduzione all'analisi dei sistemi a retroazione (CA 7)


• [5.] Stabilità di sistemi a retroazione (CA 8-10)


• [6.] Analisi della precisione (CA 11-13)


• [7.] Analisi della risposta transitoria (CA 14-15)


• [8.] Cenni sull'utilizzo della Carta di Nichols (CA 16-17)


• [9.] Funzioni di sensibilità (CA 18)


• [10.] Sintesi per tentativi: reti anticipatrici ed attenuatrici (CA 22-24)


• [11.] Altri tipi di compensazione e sintesi mediante pi' funzioni compensatrici (CA 25-26)


• [12.] Regolatori PID (CA 27)


• [13.] Introduzione agli strumenti matematici per l'analisi dei sistemi discreti. Equazioni alle differenze. Trasformata Zeta: proprietà, teoremi e Z-trasformate di funzioni elementari (CP 2-3)


• [14.] La z-antitrasformata. Metodo della lunga divisione. Metodo computazionale. Scomposizione in fratti semplici. Integrale di inversione (residui) (CP 4)


• [15.] Campionamento e ricostruzione di segnali. Ricostruttore di Shannon. Aliasing. Risposta frequenziale del ricostruttore di ordine zero (CP 5-6)


• [16.] Funzione di trasferimento e funzione di risposta armonica discreta. Funzione di trasferimento discreta. Funzione di risposta armonica. Composizione di tipici schemi a blocchi con campionatori (CP 8)


• [17.] Definizione e criteri di stabilità. Definizione di stabilit'. Criterio di Jury (CP 10 / TdS 27)


• [18.] Progetto di controllori per discretizzazione (CP 14-15)

Sono disponibili i seguenti temi d'esame in formato .pdf:

• ANNO 2007
  
  
  
  • Esame del 16 Maggio 2007 ( 25 KB)
  
  
  • Esame del 12 Luglio 2007 ( 24 KB)
  
  
  
  


• ANNO 2004
  
  
  
  • Esame del 20 Gennaio 2004 ( 92 KB)
  
  
  • Esame del 17 Maggio 2004 ( 101 KB)
  
  
  
  


• ANNO 2003
  
  
  
  • Esame del 20 Maggio 2003 ( 100 KB)
  
  
  • Esame del 22 Luglio 2003 ( 99 KB)
  
  
  
  


• ANNO 2002
  
  
  
  • Esame del 17 Giugno 2002 ( 18 KB)
  
  
  
  

Sul portale della didattica (accessibile agli studenti che hanno acquistato il modulo) sono disponibili
le soluzioni complete dei temi d'esame sopra elencati in formato PDF.

Nel corso del tutorato saranno discussi anche altri temi d'esame e/o esercizi preparatori all'esame, la cui soluzione
verrà successivamente resa disponibile in rete a cura del tutore.

L'esame consiste in una prova scritta della durata massima di due
ore e mezza, da svolgersi con l'ausilio di Matlab.

È consentito l'utilizzo di materiale cartaceo di supporto (libri, dispense, ecc.), ma non di tipo informatico.