INGEGNERIA CIVILE E ARCHITETTURA (DICAR)Chemical engineering for industrial sustainability (Ingegneria chimica per la sostenibilita' industriale)Anno accademico 2022/2023

1007909 - CONTROL OF CHEMICAL PROCESSES A - Z

Docente: MATTIA FRASCA

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso lo studente acquisirà conoscenze di base sulla modellistica fisica o empirica di processi, sui concetti di risposta dinamica e stabilità e sulle principali tecniche di controllo utilizzate in ambito industriale

Conoscenze applicate e capacità di comprensione

Il corso permetterà allo studente di conoscere il principio di funzionamento e le tecniche di taratura di un controllore PID. Il corso fornirà inoltre le basi di MATLAB a supporto delle conoscenze teoriche elencate

Autonomia di giudizio

Lo studente sarà in grado di valutare quali tecniche di taratura per PID ed eventualmente quali schemi avanzati di controllo sono più adatti all'applicazione in esame

Abilità comunicative

Lo studente sarà in grado di conoscere gli aspetti di base teorici e tecnici relativi al controllo di sistemi dinamici e interfacciarsi con gli ingegneri di processo per problemi collegati a tali aspetti

Capacità di apprendere

Lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze apprese durante il corso per eventualmente approfondire schemi di controllo più avanzati, quali ad esempio quelli multivariabile

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

Queste modalità potrebbero subire un riadattamento a causa dell'attuale emergenza legata al Covid-19

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

Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di matematica

Frequenza lezioni

obbligatoria

Contenuti del corso

1. INTRODUZIONE AL CONTROLLO DI PROCESSI CHIMICI (Prof. Frasca)

Nozioni introduttive sul controllo. Obiettivi e vantaggi del controllo.

2. MODELLISTICA DI PROCESSI CHIMICI (Prof. Frasca)

Principi di modellistica. Equazioni di bilancio, procedure ed esempi. Linearizzazione

3. DINAMICA DEI PROCESSI (Prof. Frasca)

Trasformata di Laplace. Modelli ingresso-uscita. Funzioni di trasferimento. Diagrammi a blocchi. Risposta ai segnali canonici. Risposta a segnali arbitrari. Risposta armonica

4. COMPORTAMENTO DINAMICO DI PROCESSI TIPICI (Prof. Frasca)

Dinamica di sistemi del primo ordine. Dinamica di sistemi del secondo ordine. Dinamica di sistemi di primo ordine con ritardo. Poli dominanti

5. STABILITÀ (Prof. Frasca)

Il concetto di stabilità. Stabilità e posizione dei poli. Criteri per l’analisi della stabilità. Test di Routh. Criterio di Bode.

6. IDENTIFICAZIONE EMPIRICA DI PROCESSI CHIMICI (Prof. Frasca)

Introduzione. Procedure di costruzione di modelli empirici. Il metodo della curva di processo. Metodi di modellizzazione statistici.

7. CONTROLLORI PID (Prof. Frasca)

Il feedback. L’algoritmo PID. I modi proporzionale, integrale e derivativo. Il controllore PID. Metodi per il tuning di PID: tuning per le prestazioni dinamiche. Metodi per il tuning di PID: il metodo di Ziegler e Nichols a catena chiusa. Implementazione digitale di PID. Aspetti pratici dell’applicazione di PID.

8. METODI DI MIGLIORAMENTO DELLE PRESTAZIONI DEI PID A SINGOLO ANELLO (Prof. Frasca)

Principi generali. Controllo in cascata. Controllo feedforward.

9. SENSORI E ATTUATORI PER PROCESSI INDUSTRIALI (Prof.ssa Gambuzza)

Caratteristiche principali dei sensori. Sensori di temperatura. Sensori di pressione. Sensori di flusso. Sensori di posizione. Caratteristiche principali degli attuatori. Valvole di regolazione.

ESERCITAZIONI MATLAB (Prof. Frasca, Prof.ssa Gambuzza)

Esercitazioni MATLAB per gli argomenti trattati teoricamente.

Testi di riferimento

1. T. E. Marlin, Process Control, McGraw Hill, 2nd Ed.

2 J. J. D’Azzo, C. H. Houpis, Linear control system analysis and design, McGraw Hill, 4th Ed.

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

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Modeling1
2Stability2
3PID Controllers1
4Tuning techniques for PID1
5Sensors & Actuators3
6MATLAB exercises

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame 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

All topics of the book may be discussed at the examination

Il docente è disponibile anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento/The teacher is also available for online discussion. In this case please send an email to fix an appointment


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