Periodo: 2
lezione: 6(4) esercitazione: 4 (4) laboratorio: 2 Gustavo BELFORTE
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Scopodel corso è di introdurre lo studente all'analisi dei sistemi dinamici ed al progetto di sem p lici sistemi di controllo dando altresì alcune indicazionisui circuiti elettronici per realiz za-retali sistemi.
REQUISITI
E'richiesta la conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi e di fisica.
PROGRAMMA
1. Introduzioneal corso. Strumenti matematici per l'analisidi sistemi dinamici:la trasformata di Laplace.Cenni di modellistica: costruzione di modelli di sistemi elettrici, elettronici, meccanici, elettromeccanici ecc. Rappresentazione dei sistemi dinamici in variabili di stato emediante funzionedi trasferimento. Algebra dei blocchi. Evoluzione nel tempo dei siste-mi dinasiste-mici.Matrici di transizione.
2. La stabilità dei sistemi dinamici. Stabilità alla Lyapunov e BIBO stabilità.
3. Controllabilità e osservabilità dei sistemi dinamici.Forme canoniche. Retroazione degli stati e osservatore degli stati.
4. Il controllo in catena aperta e in catena chiusa. Diagrammi di Bode e di Nyquist. Stabilità dei sistemi retroazionati: criterio di Routh-Hurwitz,criterio di Nyquist.
5. La risposta transitoria e a regime dei sistemi dinamici.Specifiche nel dominio del tempo e della frequenza per i sistemi dinamici. Attenuazionedei disturbi parametrici e additivi.
Astaticità ai disturbi.
6. Progetto di compensatori in serie basati sul diagramma di Bode della funzione di trasferi-mento di anello.
7. Il luogo delle radici.
8. Circuiti e dispositivi elettronici per la realizzazione di compensatori e controllori.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI Ese rci ta zioni
Leesercitaz ioni non sono rigidamente distinte dalle lezioni;esse riguardano sia lo svolgimento diesercizi relativi alla teoria illustrata a lezionesia lo sviluppo delle parti più applicative del program m a. L'articolazione in punti è identica a quella del programma delle lezioni.
Non è prevista alcuna divisione in squadre.
Laboratorio
Le esercitaz ioni di laboratorio sono tutte svolte presso il LAIB. Esse devono servire per acquisi-rei primi rudimenti nell'uso di un moderno programma (MATLAB) per l'analisieil progetto di sistem i di controllo. Con l'aiuto di tale programma vengono svolti degli esercizi simili a quelli visti a lezione e nelle esercitazioni in aula, ma vengono anche affrontati problemi più complessi che difficilmente potrebbero essere trattati senza l'ausilio di un calcolatore. Argomenti delle esercitaz ion i sono:
1. Introduzione all'usodi Matlab e dei suoi comandi.
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2. Studiare l'evoluzione nel tempo dei sistemi dinamici.
3. Studiare la stabilità, la controllabilità e l' osservabilità dei sistemi dinamici
4. Tracciare i diagrammi di Bode ed i diagrammi di Nyquist di varie funzioni di trasferimento.
5. Confronto delle funzioni di trasferimento ad anello aperto e ad anello chiuso. Analisi degli effetti della presenza dell'anello di retroazione.
6. Luogo delle radici e progetto di reti compensatrici.
E'prevista una divisione in squadre in relazione alla capienza dei LAIB e alle risorse umane di sostegno alla docenza che verranno assegnate.
Durante le esercitazioni viene verificata la presenza al fine del conseguimento della firma di frequenza così come stabilito dal Consiglio di Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica.
BIBLIOGRAFIA
Cisono moltissimi testi che trattano la materia oggetto di questo corso, ma non ce n'è nessuno che tratti tutti gli argomenti così come vengono svolti a lezione.Sono disponibili presso la segreteria studenti del settore dell'informazione (vicino all'aula 12) le copie delle trasparenze usate a lezione che possono essere integrate con appunti.
. IPer la preparazione del corso il docente ha fatto riferimento principalmente ai testi:
\11. D. Luenberger, Linear dynamic systems
J.
Willey&Sons, New York.~2. E. Rohrs,
J.
L.Melsa, D. G. Shultz Linear control systems,Mc Graw HiII, New York.Coloro che sentissero l'esigenza di un testo nella preparazionedell'esamepossono far riferi-mento a:
"'1. G. Marro, Controlli automatici, Zanichelli, Bologna.
j 2.
G. Marro, Complementi di controlli automatici, Zanichelli, Bologna.Q2
t~3. K.agata, Modern control engineering, Prentice-Hall, London.
J4.
R.C.Dorf, R. H.Bìshop,Modern control systerns,Addison-Wesley Reading, Ma.Per approfondimenti ulteriori gli interessati possono fare riferimento ai testi:
\h . J. J.
D'azze,C. H. Houpis, Feedback control system analysis& synthesis, Mc Graw HiII, NewYork.12.
G.F.Franklin,J.
D.Powel, A. Emarni-Naeini, Feedback control of dynamic systems, Addison-WesleyReadìng,Ma.~3. A.Isidori, Sistemi di controllo, Siderea, Roma.
f
4. B.C.Kuo, Automatic control systems, Prentice-Hall, London.\f
5. N. S. Nise, Contrai systems engineering, The Benjamin/Cummings Publishing Co., RedwoodCity,CA.Un testo di carattere divulgativo che presenta una panoramica delle problematiche argomento del corso è:
...1. R. Calìmanì, A. Lepschy, Feedback. Guida ai cicli di retroazione:dalc~ntrolloautomatico al
controllo biologico, Garzanti (Strumenti di studio). (
~ ~ !
ESAME
Per essere ammessi a sostenere l'esame bisogna avere ottenuto la firma di frequenza. La firma di frequenza NON viene concessa a quegli studenti che risultino assenti a più del 30%delle esercitazioni di laboratorio.
Deroghe a tale regola sono ammesse solo per gravi e giustificati motivi e vengono decise dal docente caso per caso sulla base di richiesta motivata da presentarsi (anche in forma orale se fatta di persona) prima dell'inizio delle esercitazioni di laboratorio o all'immediato insorgere dell'impedimento alla frequenza. Il docente si riserva di richiedere documentazione probato-ria dell'impedimento alla frequenza e di concordare con lo studente forme alternative di eserci-tazione sul calcolatore.
rali di iscrizione agli esami usando la rete internet, entro le ore 12.00 del terzo giorno lavo-rativo precedente il giorno in cui si svolge la prima prova dell'appello (a tal fine il sabatoè considerato festivo).
Per essere ammessi a sostenere l'esame bisogna presentarsi all'ora e nel luogo stabilito muniti di stati no valido e di libretto o tesserino universitario.
L'esame consiste di massima di due prove scritte di circa 3 ore l'una. La commissione si riserva tuttavia la facoltà di integrare o sostituire le prove con un colloquio orale qualora ne ravvisasse la necessità per formulare un giudizio.
La prima prova consiste,di massima, nel rispondere ad una serie di domande organizzate in forma di "scelta multipla" mentre la secondaèuna prova di tipo progettuale che dovrebbe essere svolta in laboratorio in modo tale che il candidato abbia a disposizione un calcolatore con il programma MATLAB.
Le regole per lo svolgimento degli esami e per il loro superamento vengono comunicate dal docente all'inizio del corso e sono valide per un anno intero, fino all'inizio del corso nel-l'anno accademico successivo.Tali regole verranno anche messe su Internet in modo che siano facilmente consultabili.
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P0846
lezione: 6 (4) esercitazione:2 (4) laboratorio: 2 Cosimo GRECO,collab.in aula:Giuseppe CALAFIORE,
collab. in laboratorio: Marco MUZZARELLI(Dipartimento di Automatica e Informatica, terzo piano dei dipartimenti elettrici;orario di ricevimento concordati a inizio corso; le comunicazioni e gli awisi vengono affissi nelle bacheche della segreteria studenti del Settore dell'Informazione, seminterrato deidipartimentielettrici)
PRESENTAZIONEDEL CORSO
Scopo delcorsoèdi introdurre lostu d en te all'analisi dei sistem i dinamici ed al progettodi semplicisistemi di controllodandoaltresì alcune indicazionisui dispositivi elettronici che rea-lizzanotalisistemi.
REQUISITI
E' richiesta la conoscenzadeicontenutideicorsidiAnalisi matematica(I eII),di Fisica generale (IeII)e di Geometria.
PROGRAMMA
IMODULO(crediti: 4)
1. Introduzioneal corso. Strumenti matematici per l'analisi di sistemi dinamici: la trasformata di Laplace.Cen ni di modellistica:costruzione di modelli di sistemi elett rici, elettronici, meccanici,elettromeccanici ecc. Rappresentazione deisistemi dinamici in variabili distato e mediante funzione di trasferimento.Algebra dei blocchi. Evoluzione neltempo dei siste-mi dinasiste-mici.Matrici di transizione.
2. Lastabilità deisistemidinamici. Analisie criteridi stabilità.
3. Controllabilità e osservabilità dei sistemi dinamici.Retroazione degli stati e osservatore degli stati.
IIMODULO(crediti: 6)
4. Il controlloin catenaapertaein catena chiusa.Diagrammi di Bode e di Nyquist. Stabilità:
criterio di Routh-Hurwitz,criteriodiNyquist.
5. La risposta transitoriaea regimedei sistemi dinamici. Specifiche nel dominiodel tempoe della frequenza per i sistemi dinamici.Attenuazione dei disturbi parametrici e additivi.
Astaticità ai disturbi.
6. Progetto di sistem i dicontro llo.
7. Circuitie dispositivi elettronici per la realizzazionedeisistemidi controllo.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Le lezioni e le esercitazioninon sono rigidamentedistinte tra loro. Leesercitazioni riguardano sia lo svolgimento di esercizirelativialla teoria illustrata a lezione sia lo sviluppo delle parti più applicativedelprogramma. Nonèprevistaalcuna divisionein squadre.
Leesercitazion idi laboratorio sonosvolte pressoil LADISPE - AutomaticaeInformatica. Esse devono servire per acquisire i primi rudimenti nell'usodi MATLAB,un modernoambiente di
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