OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire le conoscenze ed acquisire le capacità per la sintesi ed implementazione di architetture di controllo, con particolare attenzione all'implementazione su sistemi embedded di architetture di guida, navigazione e controllo di sistemi autonomi e semi-autonomi

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Conoscenza e comprensione: fornire adeguate conoscenze al fine di far comprendere il ruolo dei sistemi di controllo per impianti SISO (single input - single output) lineari tempo invarianti. In particolare i risultati di apprendimento attesi sono relativi alla comprensione dei meccanismi di controllo in catena aperta ed in ciclo chiuso. Centrali sono i concetti di stabilità di sistemi dinamici SISO, robustezza ad incertezze di modello e disturbi esogeni. 

Circa le capacità di applicare conoscenza e comprensione, al termine del corso lo studente dovrà saper:

Modellare semplici sistemi dinamici, deducendo la loro rappresentazione in forma di stato nel dominio del tempo ed in termini di interconnessione di funzioni di trasferimento nel dominio delle frequenze.

Svolgere l'analisi in frequenza di funzioni di trasferimento e delle proprietà strutturali nel dominio di stato.

Valutare le proprietà comportamentali di un assegnato sistema di controllo (riduzione/annullamento errori a regime in risposta a segnali polinomiali e sinusoidali, valutazione dei comportamenti dinamici i termini di poli dominanti, bande passanti, etc.)

Valutare la compatibilità delle assegnate specifiche di controllo con le caratteristiche dell'impianto dato. In caso di incompatibilità, saper riformulare nuove specifiche compatibili con l'impianto e le condizioni al contorno assegnate. 

Sintetizzare un regolatore per un dato impianto, capace di soddisfare le specifiche di comportamento dinamico e a regime. 

Autonomia di giudizio, abilità comunicative: l'autonomia di giudizio si dovrà manifestare dimostrando padronanza dei concetti e dei metodi descritti nel corso.

Capacità di apprendimento: la capacità di apprendimento sarà misurata (qualitativamente) durante le lezioni, i ricevimenti, e le esercitazioni che saranno improntate alla massima partecipazione attiva possibile. La capacità di apprendimento finale sarà valutata globalmente e quantitativamente in sede di esame.

PREREQUISITI

Padronanza dei concetti generali e degli strumenti metodologici dell'analisi funzionale e dell'algebra lineare.

MODALITA' DIDATTICHE

• Lezioni frontali in aula (teoria ed esercitazioni sviluppate alla lavagna);
• Disponibilità delle dispense del corso;
• Esecitazioni in aula; 
• Illustrazione dell'impiego di esistenti strumenti SW per l'analisi e la sintesi di sistemi di controllo.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1: introduzione alla problematica dell'Ingegneria dei Sistemi di Controllo, concetti generali relativi agli schemi di controllo in catena aperta e catena chiusa. Introduzione al concetto di robustezza a disturbi esogeni ed a incertezze parametriche. Esempi pratici di modellistica di semplici impianti e loro architetture di controllo.

Parte 2: introduzione ai modelli lineari nello spazio degli stati e loro proprietà strutturali. Introduzione alla osservabilità e raggiungibilità per sistemi nello spazio degli stati. Stabilità alla Lyapunov degli equilibri di sistemi dinamici nello spazio degli stati. Introduzione alla linearizzazione di modelli dinamici a tempo continuo non lineari.

Parte 3: richiami sulla stabilità dei sistemi lineari tempo invarianti SISO nel dominio di Laplace. Metodi di analisi della stabilità in ciclo chiuso quali il Metodo di Nyquist, del margine di fase e di guadagno, del Luogo delle Radici.

Parte 4: analisi delle prestazioni, sia nel dominio del tempo che in frequenza, del controllo in ciclo chiuso in regime stazionario e transitorio. 

Parte 5: Richiami sulla sintesi di regolatori: specifiche di un sistema di controllo; metodi generali di sintesi per impianti a fase minima; reti correttrici ad anticipo di fase, a ritardo di fase, e di di tipo proporzionale, integrale e derivativo (PID).

Parte 6: Introduzione alla discretizzazione dei regolartori sintetizzati a tempo continuo per la loro implementazione digitale ed esempi numerici.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il corso dispone di note messe a disposizione dal Docente. A queste si possono affinacare I seguenti testi:

• G. Marrro: “Controlli Automatici”, Zanichelli, 1997
• P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni: “Fondamenti di Controlli Automatici”, McGraw Hill, 1998