Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2014/15
03MIROV, 03MIRQW
Aerospace control systems
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccatronica (Mechatronic Engineering) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Anni incarico
Canuto Enrico       48 0 12 6
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/04 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Esclusioni:
01NRK
Presentazione
The course is taught in English.

Il corso intende fornire le nozioni di base per lo studio e il progetto di sistemi di guida, navigazione e controllo (GNC) aerospaziali. Il metodo di studio e progetto impiegato è l’Embedded Model Control. Benchè modelli e tecniche siano validi per sistemi aeronautici, il corso si focalizzerà su veicoli spaziali sia in orbita sia in atterraggio.

Risultati di apprendimento attesi
-apprendere e verificare su simulatore numerico come descrivere cinematica e dinamica di veicoli spaziali in orbita e atterraggio
- conoscere sensori e attuatori a bordo di veicoli spaziali e i primi rudimenti per una loro scelta
-apprendere l’architettura dei sistemi di navigazione, guida e controllo (GNC) organizzata e progettata secondo l’Embedded Model Control
- apprendere, sintonizzare e collaudare su simulatore gli algoritmi GNC
- imparare a svolgere semplici calcoli analitici di progetto e a convertirli in istruzioni di MATLAB, apprendere come simulare dinamica e controllo mediante gli schemi a blocchi Simulink
- apprendere a preparare una relazione tecnica su GNC e a sostenere un esame su di essa, dimostrandone i contenuti e le basi teoriche.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Requisiti sono: equazioni di stato tempo continue e discrete, conversione a dati campionati, funzioni di trasferimento, analisi armonica con diagrammi di Bode, rudimenti di teoria dei segnali stocastici tempo-discreti, concetti e metodi di stabilità, controllabilità e osservabilità, osservatori dello stato, leggi di controllo con retroazione dello stato, buona conoscenza e pratica di MATLAB e Simulink. Per chi ne fosse sprovvisto, verrà consigliato un testo di aiuto e il docente è a disposizione per integrazioni.
Programma
- introduzione alla dinamica orbitale, sistemi di riferimento, perturbazioni, equazioni alle perturbazioni, dinamica di atterraggio(1 Credito)
- introduzione alla cinematica e dinamica d’assetto, quaternioni, perturbazioni (1 Credito)
- sensori e attuatori: accelerometri. giroscopi, sensori di assetto, GPS, ruote d’inerzia, propulsione (1 Credito)
- architettura e funzione dei sistemi di controllo: navigazione, guida e controllo sulla base dell’Embedded Model Control (0,5 Crediti)
- introduzione a navigazione, guida e controllo di traiettoria: acquisizione dell’orbita, drag-free, atterraggio (1 Credito)
- introduzione a navigazione, guida e controllo d’assetto: controllo propulsivo, attuatori inerziali (1,5 Crediti)
Organizzazione dell'insegnamento
Le esercitazioni in aula non sono distinte dalle lezioni: verranno nel corso delle stesse proposti e risolti esercizi analitici, e suggeriti metodi di soluzione. Gli argomenti trattati verranno realizzati in laboratorio mediante il simulatore numerico (MATLAB, Simulink) di un problema di navigazione, guida e controllo (semplificato) di una missione reale. Il simulatore numerico verrà costruito mediante blocchi Simulink di libreria forniti dal docente e in parte realizzati dallo studente. In particolare lo studente realizzerà o completerà sotto la guida del docente e degli assistenti blocchi degli algoritmi di controllo e ne collauderà le prestazioni. L’allievo dovrà preparare una relazione sul lavoro svolto, distinta a seconda degli esercizi progressivi richiesti dal docente, tesi a completare e collaudare simulazione e controllo. La relazione stampata e scritta con cura o in italiano o in inglese dovrà essere presentata all’esame insieme al codice Matlab/Simulink.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Verrà messo a disposizione un testo scritto dal docente, con esercizi proposti e risolti, in corso di pubblicazione: E. Canuto, Introduction to spacecraft orbit and attitude modelling and control. Verranno anche messi a disposizione i lucidi con cui gli argomenti saranno presentati durante il corso. Per quanto riguarda il laboratorio verranno forniti lucidi che guidano a risolvere gli esercizi progressivi da svolgere e riportare nella relazione.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’allievo verrà interrogato oralmente a partire dalla relazione di laboratorio. Lo studente deve saper spiegare la soluzione degli esercizi obbligatori sulla base della teoria spiegata a lezione. L’allievo deve saper ripetere e modificare simulazioni del sistema di controllo Matlab/Simulink sviluppato spiegandone i risultati mediante la teoria illustrata a lezione. L’aver svolto e saper spiegare gli esercizi opzionali comporterà un incremento del giudizio finale.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2014/15
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