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Insegnamento: Teoria dei Sistemi e del Controllo (Offerta Formativa a.a. 2016/2017)

Corso di studio: Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (D.M.270/04)

CFU9
Moduli

Modulo: Teoria dei Sistemi e del Controllo
TAF: Caratterizzante; SSD: ING-INF/04; Ambito: Ingegneria informatica
Docenti: Federica FERRAGUTI

Dolly Accedi ai dati dell'insegnamento su Dolly
Orario Lezioni Accedi all'orario settimanale dell'insegnamento
Propedeuticità obbligatorie
Modalità di accertamento del profitto Orale
Modalità di valutazione Voto
Esse3 Accedi ai dati dell'insegnamento su Esse3
Lingua di insegnamento

Italiano

Partizionamento studenti

Nessun partizionamento

Obiettivi

Il corso fornisce le metodologie di base nello spazio degli stati per l'analisi ed il controllo di sistemi dinamici lineari, non lineari, continui, discreti, di tipo SISO e MIMO.

Prerequisiti

Trasformate di Laplace. Analisi temporale e frequenziale dei sistemi dinamici lineari. Stabilità dei sistemi dinamici retroazionati.

Contenuti

1. Modelli dinamici nello spazio degli stati
Sistemi dinamici descritti nello spazio degli stati. Trasformazioni di coordinate nello spazio degli stati. Forma canonica di Jordan. Matrice di trasferimento. Analisi modale.

2. Modellistica dinamica e simulazione di sistemi fisici
Struttura dinamica dei domini energetici: elettro-magnetico, meccanico e idraulico. Variabili di potenza e variabili energia. Tecniche modellistiche di tipo grafico: Bond-Graphs e Power-Oriented Graphs. Introduzione all'uso di Matlab e Simulink.

3. Stabilità dei sistemi lineari e non lineari
Stabilità secondo Lyapunov. Linearizzazione nell'intorno dei punti di equilibrio. Criterio ridotto di Lyapunov. Forme quadratiche. Criterio diretto di Lyapunov.

4. Controllabilità e raggiungibilità
Definizioni di controllabilità e raggiungibilità. Matrice di raggiungibilità. Forma standard di raggiungibilità. Controllo punto a punto nei sistemi lineari. Forma canonica di controllo. Retroazione dello stato ed allocazione degli autovalori. Formula di Ackermann.

5. Osservabilità e sintesi del regolatore
Definizione di osservabilità. Matrice di osservabilità. Dualità dei sistemi dinamici lineari. Forma standard e forma canonica di osservabilità. Stimatori asintotici dello stato in catena aperta e in catena chiusa. Sintesi del regolatore.

6. Tecniche avanzate di controllo
Sistemi interconnessi e loro proprietà. Sistemi a segnali campionati. Identificazione dei parametri di un sistema. Metodo dei minimi quadrati. Controllo adattativo (cenni). Controllo Ottimo (cenni). Controllo Sliding Mode (cenni).

7. Esercitazioni in laboratorio
Esempi di modellistica, simulazione e controllo di sistemi fisici in ambiente Matlab/Simulink.

Metodi didattici

Lezioni frontali con lucidi ed esercizi svolti alla lavagna. Esercitazioni al calcolatore in Laboratorio utilizzando software di calcolo numerico.

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto e/o esame orale sugli argomenti teorici del corso. Prova pratica al calcolatore utilizzando software di calcolo numerico.

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula lo studente apprende i principali metodi di analisi dei sistemi dinamici nello spazio degli stati e di sintesi dei sistemi di controllo. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente è in grado di analizzare la dinamica di sistemi fisici lineari e non lineari. Le esercitazioni pratiche al computer consentono allo studente di verificare in simulazione l'efficacia delle tecniche di controllo studiate nel corso. Autonomia di giudizio: I metodi di analisi e le tecniche di controllo studiate forniscono allo studente la possibilita' di analizzare e controllare sistemi fisici di qualunque natura. Abilità comunicative: Le lezioni teoriche e le esercitazioni in laboratorio forniscono allo studente la capacità di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati. Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.

Testi

- Fotocopie dei lucidi utilizzati a lezione dal docente.
- G. Marro, "Teoria dei Sistemi e del Controllo", Zanichelli.
- E. Fornasini, G. Marchesini: "Appunti di Teoria dei Sistemi", Ed. Libreria Progetto (Padova).
- C. Bonivento, C. Melchiorri, R. Zanasi: "Sistemi di controllo Digitale", Ed. Esculapio (Bologna).
- P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, "Fondamenti di Controlli Automatici", McGraw-Hill Libri Italia, Milano.
- G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini, "Feedback Control of Dynamic Systems", Third Edition, Addison Wesley.
- B. C. Kuo, "Automatic Control Systems", Prentice Hall.

Docenti

Federica FERRAGUTI