Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2017/18
18AKSNX
Controlli automatici
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Regruto Tomalino Diego ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-INF/04 79 0 21 0 13
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/04 10 B - Caratterizzanti Ingegneria dell'automazione
Presentazione
Il corso intende fornire allo studente metodologie e strumenti per l'analisi di sistemi dinamici ed il progetto di dispositivi di controllo (analogici e digitali).
Risultati di apprendimento attesi
- 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.
- 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 sistemi di controllo in retroazione per sistemi ad un ingresso e un’uscita tramite funzioni attenuatrici ed anticipatrici.
- Conoscenza dei sistemi di controlli a dati campionati.
- Capacità di progettare sistemi di controllo a dati campionati.
- Valutare il comportamento e le prestazioni dei sistemi controllati mediante simulazione numerica.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
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.
Programma
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. (1 CFU)
- Calcolo dell’evoluzione dello stato e della risposta, analisi modale e stabilità di sistemi dinamici lineari. (1,5 CFU)
- Proprietà di raggiungibilità e osservabilità. (1 CFU)
- Introduzione al controllo in retroazione dall’uscita. Algebra dei blocchi. (0,5 CFU)
- Diagrammi di Bode, polari, di Nyquist, di Nichols e criterio di stabilità di Nyquist. Margini di stabilità. (1,5 CFU)
- Risposta in regime permanente ad ingressi polinomiali; 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 CFU)
- Progetto del controllore per sistemi a tempo continuo con tecniche di compensazione in frequenza; reti di compensazione anticipatrici ed attenuatrici. (1,5 CFU)
- Progetto di controllori per sistemi a dati campionati. (1,5 CFU)
Organizzazione dell'insegnamento
Per le attività di laboratorio, se necessario gli studenti iscritti al corso vengono organizzati in due squadre. Le esercitazioni sono individuali: ogni studente avrà a disposizione una stazione di lavoro. Lo scopo primario dell’attività di laboratorio è l’approfondimento dei contenuti e delle metodologie presentate a lezione e nel corso delle esercitazioni in aula, mediante l’uso di MATLAB, di Simulink e del Control System Toolbox. Durante le ultime due settimane del corso verranno proposte due simulazioni del compito di esame in laboratorio.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Selezione di capitoli da:
(a) A. Isidori, Sistemi di controllo, volume primo, Siderea.
(b) G. F. Franklin, J. D. Powell and M. L. Workman, Digital Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley.
(c) P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, McGraw-Hill Libri Italia.

Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati durante le lezioni, e il testo per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico e' scaricabile attraverso il portale della didattica.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame, previsto in forma scritta, consiste in una prova di analisi e progetto di un sistema di controllo con l’ausilio del calcolatore in laboratorio, adeguatamente documentata.
Più precisamente, è chiesto di
(i) comprendere e tradurre le specifiche di progetto,
(ii) progettare un controllore che garantisca il soddisfacimento dei requisiti assegnati,
(iii) scrivere una relazione sintetica con le motivazioni delle scelte operate e la documentazione delle prestazioni ottenute dal sistema di controllo progettato.
Durante l’esame, della durata di 4 ore, lo studente può consultare i lucidi forniti dal docente.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2016/17
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