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
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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)