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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Insegnamento
CONTROLLI AUTOMATICI (Numerosita' canale 2)
IN08101661, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
IN0513, ordinamento 2011/12, A.A. 2019/20
N2cn2
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese CONTROL THEORY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2019-IN0513-000ZZ-2017-IN08101661-N2CN2
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile MAURO BISIACCO ING-INF/04

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
IN10103342 FONDAMENTI DI AUTOMATICA (Numerosita' canale 2) MAURO BISIACCO IN0507

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria dell'automazione ING-INF/04 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Syllabus
Prerequisiti: Conoscenze e competenze preliminari date per acquisite sono quelle relative a:
- conoscenza e capacita' di fare operazioni elementari sui numeri complessi
- capacita' di risolvere equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti e di calcolare prodotti di convoluzione
- modelli ingresso/uscita lineari tempo-invarianti e causali, e determinazione di evoluzione libera e forzata in uscita
- conoscenza e capacita' di calcolare trasformata e antitrasformata di Laplace (e quindi conoscenza dei concetti fondamentali relativi a polinomi, funzioni razionali, zeri e poli e decomposizione in fratti semplici delle funzioni razionali)
- capacita' di studiare la dinamica dei modelli ingresso/uscita nel dominio delle trafsormate di Laplace.
Tali conoscenze sono acquisite nei seguenti corsi:
Analisi Matematica 1, Analisi Matematica 2, Segnali e Sistemi.
Conoscenze e abilita' da acquisire: L'obiettivo fondamentale del corso di Controlli Automatici e' quello di sviluppare le conoscenze e le abilita' necessarie per poter studiare sia nel dominio del tempo che nel dominio delle trasformate di Laplace sistemi dinamici a un solo ingresso e ad una sola uscita che possono essere descritti attraverso modelli ingresso/uscita lineari e tempo-invarianti.
Oltre allo studio del comportamento, si mira a identificare i parametri sulla base dei quali si possono valutare le prestazioni di un sistema dinamico. Una volta identificati i parametri prestazionali a cui si mira, il corso permette di acquisire le competenze necessarie per sintetizzare azioni di controllo volte ad attribuire al risultante sistema (retroazionato) le prestazioni desiderate (espresse tipicamente come vincoli nel dominio della frequenza).
Modalita' di esame: L'esame consta di una prova scritta della durata di tre ore e consistente di 3 o 4 esercizi numerici e una domanda di teoria.
La domanda di teoria mira a verificare che lo studente abbia acquisito le nozioni teoriche che stanno alla base del corso, in particolare il criterio di Nyquist, il concetto di tipo ed erreore di regime permanente, i concetti di risposta di regime permanente e transitoria a segnali sinusoidali e/o fasoriali, etc.
Gli esercizi mirano a verificare che lo studente sia in grado di progettare azioni di controllo (in particolare reti anticipatrici, attenuatrici e a sella, o controllori PID), che abbia acquisito familiarita' con le tecniche grafiche coinvolte nella sintesi dei controllori (diagrammi di Bode, di Nyquist e luogo delle radici) e con l'analisi in frequenza ed il senso pratico della risposta in frequenza di un sistema.
Lo studente interessato puo' sostenere una prova orale integrativa che verte sulla sola parte teorica del corso. La prova mira a valutare la consocenza dei fondamenti teorici su cui la sintesi dei controllori si basa e la visione d'insieme acquisita alla fine del corso.
Criteri di valutazione: La valutazione dello studente si baserà sulla valutazione della sua comprensione degli argomenti teorici illustrati all'interno del corso, sull'acquisizione dei concetti e delle metodologie grafiche proposte e sulla capacità di applicarli in modo autonomo e consapevole allo studio di problemi di sintesi di controllori.
Contenuti: Studio della dinamica di un sistema dinamico a tempo continuo sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza, e valutazione delle sue prestazioni in termini di risposta al gradino (tempo di salita, tempo di assestamento, sovraelongazione), di tipo ed erreore a regime, di capacita' di reiezione dei disturbi o di inseguimento di segnali sinusoidali.

Sintesi di un dispositivo di controllo per applicarlo ad un assegnato impianto. Le tecniche illustrate saranno basate su diagrammi di Bode, diagrammi di Nyquist, luogo delle radici o sulla sintesi per tentativi. I controllori adottati saranno di tipo P, PI, PD o PID, oppure reti attenuatrici, anticipatrici e a sella.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Gli argomenti oggetti di studio sono i seguenti.
Dinamica dei sistemi a tempo continuo: evoluzione libera di modelli ingresso/uscita SISO, risposta impulsiva ed evoluzione forzata, evoluzione complessiva dei modelli ingresso/uscita, esempi.

Stabilita’ e risposta di regime permanente: richiami sulla stabilita’, il Criterio di Routh, risposta a regime permanente e in frequenza, alcune risposte in frequenza elementari.

Grafici della risposta in frequenza: diagrammi di Bode, diagrammi di Nyquist.

Proprieta’ della risposta al gradino: risposta al gradino, proprietà nel dominio del tempo e della frequenza, tempo di salita e banda passante, tempo di assestamento e picco di risonanza, tipo di un sistema.

Retroazione dall'uscita e stabilita’ BIBO: controllo del moto di un carrello, retroazione dall'uscita, stabilita’ BIBO di un sistema retroazionato, Criterio di Nyquist e sue applicazioni.

Controllo in retroazione: schema di controllo e considerazioni preliminari, progetto del compensatore (tecnica di sintesi per tentativi), controllori PID.

Reiezione dei disturbi e inseguimento di segnali sinusoidali.

Esempi di progetto: analisi di alcune applicazioni pratiche della teoria del controllo.

L'insegnamento si focalizza sulla derivazione analitica delle diverse tecniche numeriche o grafiche su cui l'intera sintesi per tentativi si basa. Ogni argomento viene approfondito attraverso la risoluzione in classe di esercizi, l'approfondimento dei diversi argomenti attraverso simulazioni al calcolatore o la visione di video didattici. Gli studenti sono inoltre invitati all'approfondimento individuale attraverso i test di autovalutazione assegnati settimanalmente (prima viene assegnato il testo e un paio di giorni dopo viene messa la soluzione in rete) e attraverso raccolte di esercizi segnalati come fondamentali per la comprensione dello specifico argomento.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: In aggiunta al libro di testo e ai testi per approfondimento, vengono messi a disposizione test di autovalutazione, esercizi e temi d'esame risolti. Essi sono disponibili su Moodle e alla pagina web del corso accessibile a partire da
http://www.dei.unipd.it/~meme/MEV/Main.html
Testi di riferimento:
  • M.Bisiacco, M.E. Valcher, Controlli Automatici. Padova: Libreria Progetto, 2015. II Edizione Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Problem based learning
  • Case study
  • Problem solving
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Latex
  • Matlab