Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2011/12
18AKSOA
Controlli automatici
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Anni incarico
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/04 10 B - Caratterizzanti Ingegneria dell'automazione
Precedenze:
05BQX
Presentazione
Il corso intende fornire allo studente metodologie e strumenti per l'analisi di sistemi dinamici ed il progetto di semplici 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.
- CapacitÓ di creare modelli matematici di sistemi dinamici lineari
- CapacitÓ di calcolare l'evoluzione dello stato e della risposta del sistema
- Valutare il comportamento di un sistema dinamico mediante simulazione numerica.
- Conoscenza delle proprietÓ strutturali (stabilitÓ, raggiungibilitÓ, osservabilitÓ) dei sistemi dinamici
- CapacitÓ di studiarne le proprietÓ strutturali di stabilitÓ, controllabilitÓ e osservabilitÓ
- Conoscenza del concetto di controllo in retroazione di un sistema dinamico
- CapacitÓ di progettare un regolatore 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 stabilitÓ e delle prestazioni di sistemi retroazionati
- CapacitÓ di analizzare le proprietÓ di stabilitÓ e le prestazioni dei sistemi di controllo retroazionati
- Conoscenza delle tecniche di sintesi per tentativi nel dominio della frequenza di controllori
- CapacitÓ di progettare semplici sistemi di controllo in retroazione per sistemi ad un ingresso e un'uscita tramite funzioni attenuatrici ed anticipatrici.
- Conoscenza dei controllori industriali (PID/PLC) e delle relative tecniche di progetto
- Conoscenza dei sistemi di controlli a dati campionati e realizzazione di filtri digitali.
- CapacitÓ di progettare sistemi di controllo a dati campionati.
- Valutare il comportamento e le prestazioni dei sistemi controllati mediante simulazione numerica.
- Valutare sperimentalmente il comportamento e le prestazioni dei sistemi controllati mediante implementazioni su semplici processi di laboratorio.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
╚ ritenuta fondamentale la conoscenza del calcolo differenziale ed integrale delle funzioni a valori reali vettoriali di una o pi¨ 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. ╚ 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. (1cr)
- Calcolo dell'evoluzione dello stato e della risposta, analisi modale e stabilitÓ di sistemi dinamici lineari. (1,5 cr)
- ProprietÓ di raggiungibilitÓ e osservabilitÓ, progetto del regolatore dinamico. (1 cr)
- Introduzione al controllo in retroazione dall'uscita. Algebra dei blocchi. (0,5 cr)
- Diagrammi di Bode, polari, di Nyquist, di Nichols e criterio di stabilitÓ di Nyquist. Margini di stabilitÓ. (1,5 cr)
- Risposta ad ingressi polinomiali di sistemi in retroazione; 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 cr)
- Progetto del controllore per sistemi a tempo continuo con tecniche di compensazione in frequenza; reti di compensazione anticipatrici ed attenuatrici. (1,5 cr)
- Controllo di sistemi a dati campionati e realizzazione di filtri digitali. Controllori di tipo industriale (PID, PLC) (1,5 cr)
Organizzazione dell'insegnamento
Le esercitazioni riguardano sia esercizi relativi agli argomenti delle lezioni sia lo sviluppo di esempi applicativi. Alcune esercitazioni sono svolte in laboratorio informatico con l'utilizzo dell'ambiente operativo MATLAB (Control System Toolbox, Simulink). Nelle esercitazioni sperimentali saranno progettati e realizzati sistemi di controllo su sistemi reali stabili (es. motori elettrici, levitatore magnetico, pendolo inverso). ╚ prevista la suddivisione in squadre.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
I testi, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento:

Testi
P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, Ed. McGraw-Hill Libri Italia, Milano, 3a edizione, 2008
G. Calafiore, Elementi di Automatica, CLUT, Torino, 2004
A. Isidori, Sistemi di Controllo ' Vol. Primo, Ediz. Scientifiche Siderea, Roma, 1992. II ediz.
SarÓ inoltre reso disponibile dal docente ulteriore materiale ausiliario sottoforma di slide presentate a lezione e di schemi per le esercitazioni di laboratorio
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame Ŕ costituito da una prova scritta e da una verifica sulle attivitÓ di laboratorio
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2011/12
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