Obiettivi Formativi

Far acquisire conoscenze sui metodi e le tecnologie per il trattamento dell'informazione (dati e segnali) finalizzato all'automazione degli impianti, dei processi, del controllo e dei sistemi dinamici in genere. Fornire le conoscenze metodologiche e operative per la modellistica, la simulazione, l'analisi del comportamento ed il controllo di sistemi dinamici di interesse. Fornire le conoscenze che consentano all’allievo di identificare il livello di automazione richiesto nel processo e di affrontare problemi di progettazione dei sistemi di automazione e controllo identificando le soluzioni più idonee sulla base delle specifiche e sui vincoli di progetto. Far acquisire capacità di utilizzo di strumenti software dedicati all’analisi e simulazione dei sistemi di controllo realizzati, per la verifica delle specifiche di progetto. Far acquisire la capacità di individuare autonomamente gli strumenti e le fonti di dati necessarie all'analisi, alla comprensione e alla risoluzione dei problemi pertinenti l'insegnamento anche attraverso l'integrazione delle conoscenze acquisite con appropriate indagini bibliografiche tali da consentire un confronto critico tra le diverse soluzioni possibili. Far acquisire la capacità di interloquire con linguaggio tecnico appropriato alla disciplina e l’abilità alla collaborazione in piccoli gruppi ed alla presentazione del lavoro svolto sapendo utilizzare linguaggi tecnici specifici ed adeguate modalità di rappresentazione dei risultati. Acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste esercitazioni guidate svolte dagli studenti in aula informatica, con lo scopo di stimolare l’approccio ai problemi con autonomia e senso critico e imparare ad utilizzare autonomamente i tool software per l’analisi ed il controllo di sistemi. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni e di tool software

Prerequisiti

Algebra matriciale. Equazioni differenziali. Calcolo con i numeri complessi.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta svolta al calcolatore, con l’ausilio dei software utilizzati durante il corso, seguita dalla prova orale. Il tempo assegnato per la prova scritta è di due ore. La valutazione della prova scritta è espressa in trentesimi. La prova scritta si ritiene superata se la valutazione complessiva non è inferiore a 18/30. Superata la prova scritta, essa ha validità per una sessione di esame. La prova orale è incentrata sugli argomenti trattati durante il corso e sulla analisi critica della prova scritta. Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e indi valutare le facoltà logico-deduttive acquisite dallo studente. Il voto finale è espresso in trentesimi e viene calcolato come media della valutazione ottenuta durante la prova scritta e durante la prova orale.

Programma del Corso

ANALISI DEI SISTEMI: Classificazione dei sistemi. Rappresentazione dei sistemi lineari stazionari di ordine finito tempo continuo mediante equazioni differenziali a coefficienti costanti. Concetto di stato. Scelta delle variabili di stato. La trasformata di Laplace: proprietà ed applicazioni. Modello matematico di un sistema. Linearizzazione. Concetto di funzioni di trasferimento. Poli e zero. Sistemi del 1° e 2° ordine. La risposta in frequenza. -PROPRIETÀ DEI SISTEMI RETROAZIONATI E SINTESI DEL CONTROLLORE: Controllo a catena aperta e catena chiusa, funzione di trasferimento di un sistema retroazionato, equazione caratteristica. Effetto della retroazione sulla sensitività alle variazioni parametriche, sui disturbi e sulla banda passante di un sistema. Errore a regime per ingressi canonici (gradino, rampa e parabola) e classificazione in tipi. Analisi della stabilità mediante il criterio di Nyquist. Margine di fase e di guadagno. Stabilità dei sistemi con ritardo. Il luogo delle radici di un sistema retroazionato: proprietà e tracciamento. Specifiche statiche e dinamiche. Trasformazione specifiche dal dominio del tempo a quello della frequenza. Reti anticipatrici e attenuatrici. Sintesi per tentativi per la compensazione della risposta armonica. Controllori di tipo PID. -SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALE: Nozioni propedeutiche: conversione A/D e D/A, teorema del campionamento, ricostruzione del segnale, mantenitore di ordine zero; equazione alle differenze; stabilità dei sistemi discreti, trasformazione bilineare. Schema di un sistema di controllo digitale. Sintesi di un controllore digitale basato sulla traslazione di un controllore analogico. -CENNI DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE: Architetture per l’automazione industriale. Sistemi di controllo real time. Reti per l’automazione industriale. Modellistica, analisi e controllo mediante sistemi ad eventi discreti. Controllori a logica programmabile. Sensori ed attuatori. Sistema di connessione dati e visualizzazione.