1001928 - TECNOLOGIA DEI SISTEMI DI CONTROLLO A - Z

Il corso si propone di descrivere i principali aspetti tecnologici per la realizzazione dei sistemi di controllo. In particolare, obiettivo principale è  fornire allo studente alcune conoscenze base necessarie per la scelta dei componenti e delle architetture di un sistema di controllo per applicazioni in ambito di automazione industriale, robotica, domotica e automotive. Le caratteristiche del loop di controllo verranno poste in relazione con i processi fisici da controllare e con i vincoli temporali che ne derivano sui task computazionali e di comunicazione.

Conoscenza e capacità di comprensione

Al completamento del corso lo studente avrà acquisito: conoscenza delle basi teoriche e gli aspetti applicativi della tecnologie dei sistemi di controllo; comprensione dei principi fisici alla base dei sensori e degli attuatori; conoscenza dei dispositivi e del loro funzionamento; ​conoscenza delle tecnologie per la progettazione di un sistema di controllo.

Conoscenze applicate e capacità di comprensione

Il corso permetterà di ottenere capacità di progettazione e realizzazione di sistemi di controllo, integrando le varie tecnologie proposte in specifici ambienti di sviluppo o mediante l'ausilio di micro controllori.  

Autonomia di giudizio

Lo studente sarà in grado di valutare quali tecnologie sono più adatte al task richiesto, in particolare saprà scegliere quale tipologia di sensori e di attuatori deve essere usata per i diversi ambiti.

Abilità comunicative

Lo studente sarà in grado di esporre in modo chiaro sia agli aspetti teorici che quelli tecnici legati alla progettazione di un sistema di controllo che includa controllori, sensori e attuatori.

Capacità di apprendere

Lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze apprese durante il corso per progettare sistemi tecnologici per il controllo.

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

Conoscenze di base di controlli automatici

Consigliata

1. Generalità sull'architettura dei sistemi di controllo

Generalità sull'architettura tecnologica dei sistemi di controllo; schemi strutturali. Tecniche di conversione analogico/digitale e digitale analogica per controllori. 

2. dispositivi (sensori e attuatori) PER la realizzazione di sistemi di controllo

Cenni sulle principali classi e principi di funzionamento di sensori ed attuatori in diversi ambiti, quali: automazione industriale, robotica, automotive e domotica

3.IL CONTROLLORE

Il controllo PID. Metodi per il tuning di PID: tuning per le prestazioni dinamiche; metodo di Ziegler e Nichols a catena chiusa. Implementazione digitale di PID. Aspetti pratici dell’applicazione di PID.Microcontrollori. Caratteristiche del loop di controllo in diversi scenari tra cui: automazione, robotica e automotive. Impatto del loop di controllo e vincoli temporali sui task a livello di sistema operativo (conoscenza dei tempi di ritardo tra input e output) e sulla comunicazione (conoscenza dei tempi di latenza dei messaggi scambiati dai sensori ai controllori/PLC e da questi agli attuatori).

4. tecniche di ottimizzazione

Cenni di tecniche di ottimizzazione. Introduzione alla programmazione Lineare, metodi di risoluzione di problemi di programmazione lineare

ESERCITAZIONI MATLAB

Esercitazioni MATLAB per gli argomenti trattati teoricamente.

1. C. Bonivento, L. Gentili, A. Paoli, Sistemi di automazione industriale- Architetture e controllo, Ed. McGraw-Hill.

2. G. Magnani, G. Ferretti, P. Rocco, Tecnologie dei sistemi di controllo, Ed. McGraw-Hill.

3. J. Fraden, Hanbook of modern sensors, Springer.

4. F. S. Hillier, G.J. Liebermann, Introduction to Operations Research, Ed. McGraw Hill.

Esame orale

Architetture di controllo: quando si può applicare l’architettura in cascata piuttosto che in feedforward?

Cenni sui principali sensori e attuatori: descrivere il principio di funzionamento di un sensore capacitivo

Il controllore: descrivere la tecnica di tuning del PID basata sul metodo di Ziegler-Nichols a catena chiusa

Tecniche di ottimizzazione: descrivere il metodo del simplesso