(Corso integrato) Anno: 2 Periodo: 2
Impegno (ore): lezioni: 6 (4) esercitazioni: (2/4) laboratori: 2 Docente: Gustavo BELFORTE
(ore settimanali)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Scopo del corso è di introdurre lo studente all'analisi dei sistemi dinamici ed al progetto di semplici sistemi di controllo dando altresì alcune indicazioni sui circuiti elettronici per realizza-re tali sistemi.
REQUISITI
Èrichiesta la conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi e di fisica.
PROGRAMMA
1. Introduzione al corso. Strumenti matematici per l'analisi di sistemi dinamici: la trasformata di Laplace. Cenni di modellistica: costruzione di modelli di sistemi elettrici, elettronici, mec-canici, elettromeccanici ecc. Rappresentazione dei sistemi dinamiciinvariabili di stato e mediante funzione di trasferimento. Algebra dei blocchi. Evoluzione nel tempo dei sistemi dinamici. 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. ilcontrollo 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. Attenuazione dei 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
Le esercitazioni di laboratorio sono tutte svolte presso il LAlB. Esse devono servire per acquisi-re i primi rudimenti nell'uso di un moderno programma (MATLAB) per l'analisi e il progetto di sistemi 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 esercitazioni sono:
1. Introduzione all'uso di Matlab e dei suoi comandi.
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.
Èprevista una divisione in squadre in relazione alla capienza dei LAlB 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.
Le esercitazioni in aula non sono rigidamente distinte dalle lezioni; esse riguardano sia lo svol-gimento di esercizi relativi alla teoria illustrata a lezione sia lo sviluppo delle parti più applica-tive del programma. L'articolazione in punti è identica a quella del programma delle lezioni.
Non è prevista alcuna divisione in squadre.
BIBLIOGRAFIA
Ci sono 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.
Per la preparazione del corso il docente ha fatto riferimento principalmenteaitesti:
1. D. Luenberger, Linear dynamic systems
J.
Willey&Sons, New York.2. E. Rohrs,
J.
L.Melsa, D. G. Shultz Linear control systems, Mc Graw Hill, New York.Coloro che sentissero l'esigenza di un testo nella preparazione dell'esame possono far riferi-mento a:
1. G. Marro, Controlli automatici, Zarùchelli, Bologna.
2. G. Marro, Complementi di controlli automatici, Zanichelli, Bologna.
3. K.agata, Modern control engineering, Prentice-Hall, London.
4. R.C. Dorf,R.H. Bishop, Modern control systems, Addison-Wesley Reading, Ma.
Per approfondimenti ulteriori gli interessati possono fare riferimentoaitesti:
1.
J.J.
D'azzo, C. H. Houpis, Feedback control system analysis&synthesis, Mc Graw Hill, New York.2. G.E Franklin,
J.
D. Powel, A. Emami-Naeini, Feedback control of dynamic systems, Addison-Wesley Reading, Ma.3. A. Isidori, Sistemi di controllo, Siderea, Roma.
4. B. C. Kuo, Automatic control systems, Prentice-Hall, London.
5. N.S. Nise, Control systerns engineering, The Benjarnin/Cummings Publishing Co., Redwood City, CA.
Un testo di carattere divulgativo che presenta una panoramica delle problematiche argomento del corso è:
1. R.Calimani, A. Lepschy, Feedback. Guidaaicicli di retroazione: dal controllo automatico 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.ildocente si riserva di richiedere documentazione probato-ria dell'impedimento alla frequenza e di concordare con lo studente forme alternative di eserci-tazione sul calcolatore.
- Per essere ammessi a sostenere l'esame bisogna iscriversi, secondo le modalità generali di iscrizione agli esami usando la rete internet, entro le ore 12.00 del terzo giorno lavorativo prece-dente il giorno in cui si svolge la prima prova dell'appello (a tal fineilsabato è considerato festivo).
- 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 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.
Laprima prova consiste, di massima, nel rispondere ad una serie di domande organizzate in forma di "scelta multipla" mentre la seconda è una prova di tipo progettuale che dovrebbe essere svolta in laboratorio in modo tale cheilcandidato abbia a disposizione un calcolatore conilprogramma MATLAB.
- Le regole per lo svolgimento degli esami e perilloro superamento vengono comunicate dal docente all'inizio del corso e sono valide per un anno intero, fino all'inizio del corso nell'an-no accademico successivo. Tali regole verrannell'an-no anche messe su Internet in modo che sianell'an-no facilmente consultabili.
P0940
lezioni: 6 esercitazioni: 4 (nell'intero periodo)
Graziano CURTI (collab.: Cristina Bignardi, Francesca Curà, Eugenio Brusa)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
TI corso ha l'obiettivo di riprendere e approfondire gli argomenti della Scienza delle Costruzioni con particolare riferimento a quelli che costituiscono il fondamento della progettazione delle macchine e dei loro componenti. In esso vengono presentati gli elementi tipici che influenzano ilcomportamento e la resistenza degli organi delle macchine come l'effetto d'intaglio, la fatica, lo scorrimento a caldo e lo smorzamento interno dei materiali. Di questi elementi vengono for-niti i dati caratteristici (metodi, formule, diagrammi) che ne consentono l'applicazione pratica.
Vengono inoltre descritti e illustrati i principali organi delle macchine e i mezzi di collegamento e di accoppiamento.
Il corso si propone in definitiva di fornire agli allievi le metodologie della progettazione delle macchine e dei relativi organi.
REQUISITI
Scienza delle Costruzioni, Meccanica Applicata alle Macchine.
PROGRAMMA Argomenti:
Introduzione - Presentazione - Argomenti e Finalità - Lezioni, esercitazioni, esami: modalità e
regole. .
Ruote dentate - Ingranaggi - Caratteristiche geometriche, cinematiche, di taglio e di resistenza.
Cuscinetti - Tipi - Montaggio.
Ipotesi di rottura - Tensioni equivalenti.
Lafatica dei materiali: descrizione, caratteristiche, diagrammi. - Meccanica della frattura.
Effetto d'intaglio: definizione, diagrammi, dati numerici.
Smorzamento interno dei materiali. Scorrimento a caldo dei materiali.
Molle - Tipi - Calcoli - Applicazioni.
Giunti - Innesti.
Teoria di Hertz: formule finali e applicazioni.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Nell'ambito del corso verrà svolta un'esercitazione che dovrà essere verificata dagli assistenti o dai coadiutori entro la fine delle lezioni.
L'esercitazione consiste nella progettazione del gruppo differenziale di un veicolo industriale e comprende: i calcoli di dimensionamento e/ o verifica di alcuni elementi del gruppo,ildisegno complessivo e alcuni disegni particolari da definirsi.
Argomenti dell'esercitazione
Modalità di svolgimento delle esercitazioni. Distribuzione e descrizione del materiale didattico.
Spiegazione dello
schema e del disegno costruttivo del gruppo differenziale.
Calcolo dei rapporti di trasmissione. Calcolo dei numeri di denti.
Forze scambiate nel gruppo differenziale. Cumulate dei carichi.
Verifica degli ingranaggi a flessione e a pitting.
Calcolo delle reazioni sui cuscinetti. Scelta dei cuscinetti. Verifica statica e dinamica.
Calcolo degli scanalati. Calcolo di una giunzione bullonata. Calcolo dell'albero in uscita (ponte posteriore).
Assistenza allo svolgimento delle esercitazioni.