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NONLINEAR DYNAMICS AND POWER MANAGEMENT

CODICE 106781
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 5 cfu al 2° anno di 8732 INGEGNERIA ELETTRONICA (LM-29) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/31
    LINGUA Italiano (Inglese a richiesta)
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    L'insegnamento si propone di fornire agli studenti metodi e strumenti (analitici e numerici) utili all’analisi, alla modellistica e al progetto di sistemi dinamici non lineari, anche switching. Il focus per la parte applicativa è su oscillatori circuitali (inclusi cenni ai PLL) e su circuiti per power management, in particolare convertitori di tipo switching.

    Gli argomenti sono proposti affiancandoli ad attività di simulazione al calcolatore in ambiente MATLAB e a un paio di dimostrazioni in laboratorio.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti matematici utili all’analisi, alla modellistica e al progetto di sistemi dinamici non lineari, anche switching, con particolare attenzione agli oscillatori (inclusi i phase locked loop) e ai circuiti per power management, in particolare ai convertitori di tipo switching. Gli argomenti proposti sono illustrati mediante attività di simulazione al calcolatore in ambiente MATLAB e mediante

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Al termine delle lezioni, lo studente dovrà essere in grado di analizzare un sistema dinamico non lineare e aver acquisito capacità relative alla sintesi di sistemi dinamici di vario genere. A questo scopo, dovrà preliminarmente imparare strumenti (analitici e numerici) per l’analisi e la sintesi di sistemi dinamici non lineari.

    PREREQUISITI

    Nozioni di base di matematica, fisica, controlli automatici, elettronica, elaborazione dei segnali.

    MODALITA' DIDATTICHE

    -) circa 30 ore di lezione in modalità classica, inclusive di dimostrazioni con sistemi reali, realizzati in hardware

    -) circa 20 ore di esercitazione guidata in ambiente Matlab, in modalità “flipped classroom”, con piccoli gruppi di studenti che preparano insieme (team-based learning) e illustrano individualmente al resto della classe strumenti software per la simulazione e l’analisi di sistemi dinamici

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Analisi di sistemi dinamici non lineari, anche "switching".

     

    Dettaglio degli argomenti trattati:

    -) Sistemi "smooth" a tempo continuo e a tempo discreto

    -) Analisi a parametri fissati

    -) Regime stazionario (equilibri), periodico (cicli limite), quasi-periodico (tori), aperiodico (caos)

    -) Oscillatori accoppiati e reti di sistemi dinamici

    -) Analisi al variare di parametri (biforcazioni)

    -) Sistemi switching a tempo continuo

    -) Metodi di analisi numerica

    -) Oscillatori elettronici (Van der Pol, Colpitts) e sistemi ad aggancio di fase (PLL)

    -) Convertitori elettronici di potenza

    Gli argomenti trattati sono applicati ad esempi relativi a diversi contesti e vengono proposti agli studenti affiancandoli ad attività di simulazione al calcolatore in ambiente MATLAB. Tale attività mira a rendere familiari gli strumenti di calcolo adeguati agli argomenti trattati nel corso.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    -) Dispense fornite dal docente (in italiano)

    -) M. Parodi, M. Storace, Linear and Nonlinear Circuits: Basic & Advanced Concepts, Vol. 2, Lecture Notes in Electrical Engineering, Springer, 2020, ISBN: 978-3-030-35044-4 (ebook) or 978-3-030-35043-7 (hardcover), DOI: 10.1007/978-3-030-35044-4

    -) S.H. Strogatz, Nonlinear dynamics and chaos, Addison-Wesley, 1994

    -) R.W. Erickson, D. Maksimovic. Fundamentals of power electronics. Springer Science & Business Media, 2007.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    MARCO STORACE (Presidente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    Solo orale (max. 30 punti).

    Orale (max. 15 punti) + lezioni svolte in modalità “flipped classroom” (max. 15 punti).

    Lo studente può scegliere di sostituire parte dell’esame orale con l’analisi (e successiva discussione) di un sistema non lineare proposto dal docente, usando gli strumenti analitici e numerici introdotti durante il corso.

    Agli studenti con disturbi specifici di apprendimento (DSA) sarà consentita l’adozione di specifiche modalità e supporti che saranno stabiliti caso per caso in accordo col Delegato dei corsi di Ingegneria nella Commissione per l’inclusione di studenti con disabilità.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    I risultati di apprendimento vengono accertati mediante le prove d'esame descritte nella sezione "modalità d'esame". Gli obiettivi formativi si considerano raggiunti nella misura in cui lo studente:

    • si dimostra capace di comunicare correttamente il proprio pensiero ed evidenzia la propria conoscenza e comprensione degli argomenti dell’insegnamento (in particolare nelle prove orali e negli eventuali interventi in modalità flipped classroom)
    • dimostra di utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti nel corso delle lezioni per analizzare sistemi dinamici di vario tipo
    • sa stabilire nessi logici tra argomenti diversi e giustificare le proprie scelte.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    18/01/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    18/01/2023 06:00 GENOVA Orale
    18/01/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    08/02/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    08/02/2023 06:00 GENOVA Orale
    08/02/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    14/06/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    14/06/2023 06:00 GENOVA Orale
    14/06/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    19/07/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    19/07/2023 06:00 GENOVA Orale
    19/07/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    06/09/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento
    06/09/2023 06:00 GENOVA Orale
    06/09/2023 06:00 GENOVA Esame su appuntamento