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Anno Accademico 2015/16
03IJHLX
Elementi di azionamenti
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Bojoi Iustin Radu ORARIO RICEVIMENTO O2 ING-IND/32 58 16 6 0 3
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/32
ING-INF/04
4
4
B - Caratterizzanti
C - Affini o integrative
Ingegneria elettrica
AttivitÓ formative affini o integrative
Presentazione
L'obiettivo del corso Ŕ quello di fornire, per quanto riguarda la parte di controllo, strumenti di base di analisi di sistemi dinamici e le conoscenze per il progetto di semplici sistemi di controllo per quanto attiene ai sistemi dinamici lineari tempo continui descritti sia in variabili di stato sia in funzione di trasferimento.
Nella seconda parte del corso verrÓ analizzato il principio di funzionamento degli azionamenti in corrente continua, con particolare riguardo al progetto dei parametri degli anelli di controllo.
Risultati di apprendimento attesi
In particolare capacitÓ di analizzare sistemi dinamici lineari descritti in variabili di stato studiandone le proprietÓ strutturali di stabilitÓ, controllabilitÓ e osservabilitÓ. CapacitÓ di progettare semplici sistemi di controllo in retroazione per sistemi a un ingresso e un'uscita.
Le capacitÓ di applicare conoscenza e comprensione conseguite permetteranno, al termine del corso, di comprendere il funzionamento degli azionamenti elettrici in corrente continua ed il significato dei principali parametri di controllo.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Per permettere la comprensione degli argomenti trattati, si ritiene necessario che lo studente possieda nozioni di elettrotecnica, elettromagnetismo e meccanica applicata e macchine elettriche.
Programma
- Rappresentazione dei sistemi dinamici in variabili di stato e mediante funzione di trasferimento. (4 ore)
- Evoluzione nel tempo dei sistemi dinamici. Matrici di transizione. (2 ore)
- La stabilitÓ dei sistemi dinamici lineari. (2 ore)
- ControllabilitÓ e osservabilitÓ dei sistemi dinamici. Forme canoniche. (2 ore)
- Retroazione degli stati. Osservatore degli stati. (6 ore)
- Il controllo in catena aperta e in catena chiusa. Diagrammi di Bode e di Nyquist. StabilitÓ dei sistemi retroazionati: criterio di Routh-Hurwitz, criterio di Nyquist. (7 ore)
- La risposta transitoria e a regime dei sistemi dinamici. Specifiche nel dominio del tempo e della frequenza per i sistemi dinamici. Attenuazione dei disturbi parametrici e additivi. (5 ore)
- Progetto di compensatori in serie basati sul diagramma di Bode della funzione di trasferimento di anello. (14 ore)
- Definizione di azionamento elettrico. Classificazione degli azionamenti elettrici. Struttura generale di un azionamento elettrico (3 ore).
- Azionamenti elettrici tipo asse e tipo mandrino (3 ore).
- Circuiti magnetici con magneti permanenti. Ricerca delle caratteristiche di materiali magnetici duri mediante consultazione di cataloghi tecnici (4 ore).
- Limiti di funzionamento (elettromagnetici e termici) del servomotore in corrente continua (4 ore).
- Modello dinamico del motore a corrente continua (5 ore).
- Controllo di coppia del servomotore a corrente continua (5 ore).
- Controllo di velocitÓ del motore a corrente continua (5 ore).
- Analisi delle caratteristiche di servomotori in corrente continua mediante consultazione di cataloghi tecnici (5 ore).
- Trasduttori di velocitÓ e posizione: dinamo tachimetrica (3 ore).
- Chiusura dell' anello di velocitÓ e problema del ripple tachimetrico. Problemi di risonanza torsionale (3 ore).
- Prove di test sugli azionamenti in corrente continua (2 ore).
Organizzazione dell'insegnamento
Oltre alle lezioni in aula, sono previste attivitÓ di esercitazione in laboratorio.
Le esercitazioni di laboratorio servono per acquisire i primi rudimenti nell'uso di un moderno programma (MATLAB) per l'analisi e il progetto di sistemi di controllo. Con l'aiuto di tale programma vengono svolti degli esercizi simili a quelli visti a lezione e nelle esercitazioni in aula, ma vengono anche affrontati problemi pi¨ complessi che difficilmente potrebbero essere trattati senza l'ausilio di un calcolatore.
Per la parte di azionamenti elettrici sono previste esercitazioni numeriche, da svolgere in aula, riguardanti gli aspetti teorici illustrati nel corso delle lezioni.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
1. P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, McGraw-Hill
2. K. Ogata, Modern control engineering, Prentice-Hall, London.
3. R. C. Dorf, R. H. Bishop, Modern control systems, Addison-Wesley Reading, Ma.
Per approfondimenti ulteriori gli interessati possono fare riferimento ai testi:
- N. S. Nise, Control systems engineering, The Benjamin/Cummings Publishing Co., Redwood City, CA.
- G. F. Franklin, J. D. Powel, A. Emami-Naeini, Feedback control of dynamic systems, Addison-Wesley Reading, Ma.
- B. C. Kuo, Automatic control systems, Prentice-Hall, London.
- J. J. D'azzo, C. H. Houpis, Feedback control system analysis & synthesis, Mc Graw Hill, New York.
4. Ion Boldea, S.A. Nasar; 'Electric drives'; CRC Press
5. Werner Leonhard; 'Control of electrical drives'; Springer
6. Hans Gro▀, Jens Hamann e Georg Wiegńrtner; 'Azionamenti elettrici di avanzamento nell'automazione industriale: fondamenti, calcolo, dimensionamento'; Tecniche Nuove
7. L. Olivieri, E. Ravelli; 'Principi ed applicazioni di elettrotecnica'; CEDAM
Criteri, regole e procedure per l'esame
Prova scritta seguita da un esame orale.

Esame scritto:
- L'esame consiste in una prova di 3 ore nel Laboratorio Informatico con programma Matlab.
- L'esame Ŕ costituito da due esercizi, uno sul progetto di regolatori in retroazione, l'altro sull'analisi di sistemi dinamici descritti nelle variabili di stato.

Esame orale:
- Domande riguardanti gli azionamenti elettrici oggetto del programma del corso. Il numero delle domande Ŕ generalmente compreso tra 1 e 3.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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