(Corso integrato)
Anno:periodo 3:1 Lezioni,esercitazioni, laboratori: 4(6)+2(4)+2 (ore settimanali) Docente: Gustavo Belforte
Scopo del corsoèdi introdurre lo studente all'analisi dei sistemi dinamici ed al progetto di semplici sistemi di controllo dando altresì alcune indicazioni sui circuiti elettronici per'realizzare tali sistemi.
REQUISITI
Èrichiesta la conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi e di fisica.
PROGRAMMA
- Introduzione al corso. Strumenti matematici per l'analisi di sistemi dinamici: la tra-sformata di Laplace. Cenni di modellistica: costruzione di modelli di sistemi elettrici, elettronici, meccanici, elettromeccanici, ecc. Rappresentazione dei sistemi dinamici in variabili di stato e mediante funzione di trasferimento. Algebra dei blocchi. Evoluzione nel tempo dei sistemi dinamici. Matrici di transizione. [12 ore]
- La stabilità dei sistemi dinamici. Stabilità alla Lyapunov e BIBO stabilità. [5 ore]
- Controllabilità e osservabilità dei sistemi dinamici. Forme canoniche. Retroazione degli stati e osservatore degli stati. [8 ore]
- Il controllo in catena aperta e in catena chiusa. Diagrammi di Bode e di Nyquist.
Stabilità dei sistemi retroazionati: criterio di Routh-Hurwitz, il criterio di Nyquist. [12 ore]
- La risposta transitoria e a regime dei sistemi dinamici. Specifiche nel dominio del tempo e della frequenza per i sistemi dinamici. Attenuazione dei disturbi parametrici e additivi. Astaticità ai disturbi. [8 ore]
- Progetto di compensatori in serie basati sul diagramma di Bode della funzione di trasferimento di anello. [9 ore]
- Il luogo delle radici. [5 ore]
- Circuiti e dispositivi elettronici per la realizzazione di compensatori e controllori. [4 ore]
ESERCITAZIONI
Le esercitazioni non sono rigidamente distinte dalle lezioni; esse riguardano sia lo svolgimento di es'ercizirelativi alla teoria illustrata a lezione sia lo sviluppo delle parti più applicative del programma. L'articolazione in punti è identica a quella del pro-gramma delle lezioni mentre il tempo dedicato ad ogni argomentoècirca la metà o i due terzi di quello indicato per le lezioni corrispondenti.
LABORATaRlO
Le esercitazioni di laboratorio sono tutte svoltepresso il LAIB. Essedevono servireper acquisire i primi rudimentinell'usodi un modernoprogramma(MATLAB)per l'analisi e il progetto di sistemi dicontrollo. Con l'aiuto di tale programmavengono svoltidegli esercizi simili aquelli visti a lezionee nelle esercitazioni in aula, ma vengono anche affrontati problemi più complessi che difficilmente potrebbero essere trattati senza l'ausiliodiuncalcolatore. Argomenti delle esercitazioni sono:
l. Introduzioneall'uso di Matlab edeisuoi comandi. 2. Studiare l'evoluzionenel tempodei sistemi dinamici.
3. Studiarela stabilità,lacontrollabilitàe l'osservabilit àdeisistemi dinamici.
4. Tracciare i diagrammi di Bode ed i diagrammi di Nyquist di varie funzioni di tra-sferimento.
5. Confronto delle funzioni ditrasferimento ad anello aperto e ad anello chiuso. Analisi degli effetti della presenza dell'anellodi retroazione.
6. Luogo delle radicie progetto di reti compensatrici.
Èprevista una divisione in squadre in relazione alla capienza dei LAIB e una divisione in gruppi di due studenti per ogni macchina. Durante le esercitazioni in laboratorio vieneverificata la presenza.
BIBLIOGRAFIA
Cisono moltissimi testi che trattano la materia oggetto di questo corso, ma non ce n'è nessuno che tratti tutti gli argomenti svolti lezione. Per la preparazione del corso il docente ha fatto riferimento principalmenteai testi:
Luenberger,Linear dynamic systems,Wiley,New York;
E.Rohrs,J.L.Melsa,D.G. Shultz,Linear control systems,McGraw-Hill, New York; a cui si rimanda per approfondimenti. Tuttavia si consiglia di prendere appunti a lezione.Per ulteriori approfondimenti gli studenti possono far riferimento a:
Rinaldi,Teoriadei sistemi,CLUP,Milano.
agata,Modern control engineering,Prentice-Hall, London.
Fiorio,Controlli automatici, CLUT,Torino.
Calimani, A. Lepschy, Feedback,guida ai cicli di retroazione: dal controllo automa-tico alcontrollo biologico,Garzanti (Strumenti di studio).
ESAME
Per essereammessi 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 70%delle esercitazioni di laboratorio.
Per essere ammessi a sostenere l'esame bisogna iscriversi, presso là segreteria studenti
I dei dipartimenti elettrici (davanti all'aula 12) entro le ore 12:00 del terzo giorno lavora-tivo (a tal fine il sabato è considerato feslavora-tivo) precedente il giorno in cui si svolge la prima prova dell'appello.
Per essere ammessi a sostenere l'esame bisogna presentarsi all'ora e nel luogo stabilito muniti di statino valido e di libretto o tesserino universitario.
L'esame viene superato svolgendo in modo soddisfacente, negli appelli ufficiali, due prove scritte di cui la prima consiste nel rispondere ad una serie di domande organizzate
in forma di "scelta multipla" mentre la seconda è una prova di tipoprogettuale svolta in laboratorio. Qualora risultasse impossibile usare i LAIB, la seconda prova verrebbe svolta in aula. L'ammissione alla seconda prova è condizionata al superamento della prima.
Qualora uno studente superi la prima prova ma non la seconda viene riprovato, tuttavia gli viene riconosciuta la facoltà di sostenere la sola seconda prova in un successivo appelloentro la fine dell'anno accademico. In tal caso per la parte relativa alla prima provafa fede il risultato già acquisito. Si ribadisce che ogni anno,all'inizio delle lezioni del corso,viene azzerata la memoria relativa ad eventuali esami sostenuti solo in parte che devono quindi essere ripetuti integralmente dagli interessati .
Non è previsto che ci si possa ritirare durante le prove.
Durante il corso sono previste tre prove distribuite che sostituiscono la prima prova d'esame
Durante prove ed esami non è consentito l'uso di appunti eccezion fatta per un foglio formato A4 sul quale lo studente può riportare ogni nota egli ritenga utile. Su tale foglio, strettamente personale, devono essere riportati chiaramente nome, cognome e matricola. È altresì concesso l'uso di un analogo foglio con le sole trasformate di Laplace (e regole di trasformazione) nonché, ove necessari, i diagrammi universali per il calcolo dei compensatori.