CONTROLLI AUTOMATICI M - Z

ING-INF/04 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

RICCARDO CAPONETTO
Email: riccardo.caponetto@dieei.unict.it
Edificio / Indirizzo: Cittadella Universitari - Edificio Polifunzionale - Piano V
Telefono: 0957382336
Orario ricevimento: By appointment via email


Obiettivi formativi

Scopo del corso è di avviare lo studente alla conoscenza e risoluzione dei problemi di controllo dei processi industriali. Si intende fornire all’allievo ingegnere le metodologie fondamentali per la rappresentazione dei sistemi dinamici e per il progetto di sistemi di regolazione automatica.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali ed Esercitazioni.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Il docente è disponibile anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di Algebra Lineare, Analisi Matematica I, Analisi Matematica II, Fisica I, Fisica II



Frequenza lezioni



Contenuti del corso

Classificazione dei sistemi. Rappresentazione dei sistemi lineari stazionari di ordine finito, a tempo discreto ed a tempo continuo mediante equazioni differenziali a coefficienti costanti. Concetto di stato. Scelta delle variabili di stato. Modello matematico di un sistema. Relazione tra modelli. Linearizzazione. Controllabilità, Osservabilità. Sistemi discreti . Simulazione. La trasformata di Laplace: proprietà ed applicazioni. Concetto di funzioni di trasferimento. Poli e zero. Schemi a blocchi e loro elaborazioni. Sistemi del 1° e 2° ordine. La risposta in frequenza. Diagrammi polari e cartesiani. Sistemi retroazionati: rapidità di risposta, precisione, effetto dei disturbi, stabilità. Teoremi di Bode. Indici di stabilità. Criterio di Bode. Criterio di Nyquist. Criterio di Routh.Sintesi: definizione del progetto del controllore. Sintesi per tentativi. Reti correttrici: anticipatrice e attenuatrice. Diagrammi universali. Controllori standard: regolatori PID. Circuiti e dispositivi elettronici per la realizzazione dei controllori. Conoscenze elementari del programma MATLAB.



Testi di riferimento

1. Franklin, Powel, Emani-Naeini. “Controllo a retroazione di sistemi dinamici”, vol. I, EdiSES, NA


Altro materiale didattico

Dispense

Eserciziario



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Definizioni fondamentali e concetti generali. Classificazione dei sistemi. Rappresentazione dei sistemi lineari stazionari di ordine finito a tempo discreto ed a tempo continuo mediante equazioni differenziali a coefficienti costanti.
2Rappresentazione e comportamento ingresso-uscita temporali. Risposta libera e risposta forzata. Trasformata di Laplace. Proprietà principali ed applicazioni. Integrale di convoluzione. Risposta impulsiva. Antitrasformazione. Concetto di FdT 1-2 
3Sistemi del 1° e 2° ordine. Costanti di tempo. Esempi teorici e sperimentali. Risposta canonica al gradino (risposta indiciale). Parametri temporali: tempo di salita, tempo di sovraelongazione, tempo di assestamento. Poli dominanti.
4Modello matematico di un sistema. Scelta delle variabili di stato. Modelli parametrici. Equazione di stato. Matrice di transizione di stato e Soluzione. Controllabilità ed osservabilità. Relazione tra modelli parametrici e non (equazione di stato – F.d.T)
5Discretizzazione del modello parametrico: simulazione
6Stabilità dei sistemi lineari. Criterio di stabilità di Routh 1-2 
7Sistemi retroazionati. Specifiche. Stabilità dei sistemi retroazionati. Velocità di risposta (prontezza). Precisione (accuratezza). Effetto della retroazione sui disturbi. 1-2 
8Risposta in frequenza. Analisi dei sistemi retroazionati. Funzione armonica
9Rappresentazione grafica della F.d.T. Diagrammi cartesiani di Bode. Teorema di Bode. Sistemi a fase minima. Sistemi con funzione di ritardo puro. Criterio di stabilità di Bode. margini (indici) di stabilità. Banda passante.
10Diagrammi polari di Nyquist. Sfasatore puro. Cammino di Nyquist. Congiungimento dei punti di singolarità. Criterio di stabilità di Nyquist. Indici di stabilità relativa 1-2 
11Modellistica e controllo di sistemi tramite Matalb/Simulink 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Prova scritta seguita da un colloquio orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Equazioni di stato; funzione di trasferimento; sistemi a ciclo chiuso; stabilità; controllabilità; osservabilità; regolatore lineare sullo stato.

Circuiti elettrici e sistemi di controllo

Esercizi: determinare la risposta all'impulso di un sistema; calcolare compensatori per sistemi lineari tempo-invarianti; funzioni di trasferimento di circuiti elettrici ed elettronici; calcola di risposta in frequenza di sistemi lineari tempo-invarianti; calcolo degli autovalori.




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