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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA BIOMEDICA
Insegnamento
SEGNALI E SISTEMI (Numerosita' canale 2)
IN08111231, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA BIOMEDICA
IN2374, ordinamento 2017/18, A.A. 2019/20
N2cn2
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Curriculum Percorso Comune
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese SIGNALS AND SYSTEMS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2019-IN2374-000ZZ-2018-IN08111231-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 NEVIO BENVENUTO ING-INF/03

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
IN08111231 SEGNALI E SISTEMI (Numerosita' canale 2) NEVIO BENVENUTO IN0507

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-INF/03 3.0
CARATTERIZZANTE Ingegneria biomedica ING-INF/06 3.0
CARATTERIZZANTE Ingegneria dell'automazione ING-INF/04 3.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II 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 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2017

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
4 A.A. 2019/2020 01/10/2019 15/03/2021 DALLA MAN CHIARA (Presidente)
BENVENUTO NEVIO (Membro Effettivo)
BERTOLDO ALESSANDRA (Supplente)
CHIUSO ALESSANDRO (Supplente)
ERSEGHE TOMASO (Supplente)
SCHIAVON MICHELE (Supplente)
VISENTIN ROBERTO (Supplente)
3 A.A. 2019/2020 01/10/2019 15/03/2021 BENVENUTO NEVIO (Presidente)
DALLA MAN CHIARA (Membro Effettivo)
BADIA LEONARDO (Supplente)
CALVAGNO GIANCARLO (Supplente)
CORVAJA ROBERTO (Supplente)
ERSEGHE TOMASO (Supplente)
LAURENTI NICOLA (Supplente)
MILANI SIMONE (Supplente)
ROSSI MICHELE (Supplente)
VANGELISTA LORENZO (Supplente)
ZANELLA ANDREA (Supplente)
ZANUTTIGH PIETRO (Supplente)
ZORZI MICHELE (Supplente)
2 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 ERSEGHE TOMASO (Presidente)
DALLA MAN CHIARA (Membro Effettivo)
BADIA LEONARDO (Supplente)
CALVAGNO GIANCARLO (Supplente)
CHIUSO ALESSANDRO (Supplente)
CORVAJA ROBERTO (Supplente)
MILANI SIMONE (Supplente)
TOMASIN STEFANO (Supplente)
VANGELISTA LORENZO (Supplente)
ZANELLA ANDREA (Supplente)
ZANUTTIGH PIETRO (Supplente)
ZORZI MICHELE (Supplente)
1 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 DALLA MAN CHIARA (Presidente)
ERSEGHE TOMASO (Membro Effettivo)
BERTOLDO ALESSANDRA (Supplente)
CHIUSO ALESSANDRO (Supplente)
PEDERSEN MORTEN GRAM (Supplente)
SPARACINO GIOVANNI (Supplente)
TOFFOLO GIANNA MARIA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Il corso richiede conoscenze in Analisi Matematica, Algebra Lineare, Geometria e Fisica che coprano le nozioni di: numeri complessi, calcolo differenziale ed integrale, spazi vettoriali, equazioni differenziali. Sono inoltre richieste abilità di Programmazione al Calcolatore in un qualunque linguaggio (es., Java, Phyton) e preferibilmente in linguaggi di tipo procedurale (es., C).
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso ha le seguenti conoscenze e abilità attese:
1. Apprendere l'uso di strumenti matematici avanzati per lo studio dei segnali
2. Conoscere e saper utilizzare l'analisi di Fourier per lo studio in frequenza dei segnali
3. Essere in grado di applicare appropriate tecniche di rappresentazione e analisi a seconda della tipologia del segnale studiato (continuo, discreto, periodico, aperiodico)
4. Conoscere le implicazioni del campionamento di un segnale e saper ricostruire un segnale continuo dai suoi campioni
5. Saper identificare le proprietà di una trasformazione/sistema
6. Saper opportunamente identificare e caratterizzare un sistema LTI (lineare tempo invariante)
7. Essere in grado di analizzare e progettare semplici sistemi per la trasformazione di segnali
8. Saper efficacemente utilizzare la trasformata di Laplace per risolvere equazioni differenziali a coefficienti costanti
9. Saper efficacemente utilizzare la trasformata Zeta per risolvere equazioni alle differenze a coefficienti costanti
10. Saper utilizzare il software MatLab per l'analisi in frequenza di segnali e di sistemi LTI semplici
Modalita' di esame: La verifica delle conoscenze e delle abilità attese viene effettuata con un ESAME SCRITTO a libro chiuso composto da 5/6 esercizi che richiedono di analizzare differenti rappresentazioni dei segnali (per es., in tempo e frequenza), valutare l'effetto di trasformazioni dei segnali (per es., campionamento, filtraggio, ripetizione periodica, interpolazione), risolvere equazioni differenziali o alle differenze finite, calcolare misure significative associate ai segnali (per es., potenza e valor medio), ideare semplici routine in MatLab per analizzare il comportamento dei segnali e dei sistemi nel dominio della frequenza. Gli esercizi proposti sono costruiti in modo che lo studente, per risolverli, debba non solo dimostrare di aver appreso le tecniche matematiche avanzate per l’analisi dei segnali e dei sistemi studiate durante il corso, ma anche di aver compreso come impiegarle per risolvere un problema ingegneristico, valutando, in modo critico, eventuali approcci alternativi.

È inoltre prevista una PROVA DI LABORATORIO MATLAB (FACOLTATIVA), in data unica, in cui viene valutata in modo più approfondito la capacità degli studenti ad usare il software MatLab per l'analisi di segnali e sistemi.
Criteri di valutazione: Il voto finale corrisponde al voto nell'ESAME SCRITTO, con bonus fino a 3 punti per gli studenti che partecipano alla PROVA DI LABORATORIO MATLAB.
I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità attese saranno:
1. Completezza delle conoscenze acquisite
2. Livello di comprensione e capacità di applicazione delle metodologie studiate
3. Proprietà nella terminologia tecnica usata nella prova scritta
4. Capacità di selezionare, nella soluzione degli esercizi, i migliori strumenti tra quelli appresi
5. Capacità di soluzione di problemi con complessità incrementale
6. Competenza nell'utilizzo di strumenti informatici per lo studio di segnali e sistemi
Contenuti: 1. Segnali a tempo continuo - Studio nel tempo: simmetrie, periodicità, norme, energia; segnali notevoli; impulso delta; convoluzione. Studio in frequenza: serie di Fourier; trasformata di Fourier; durata e banda; trasformata di Laplace.
2. Sistemi a tempo continuo - Definizioni fondamentali: causalità, stabilità, linearità, tempo invarianza. Sistemi lineari tempo invarianti: risposta impulsiva, risposta in frequenza, funzione di trasferimento. Sistemi descritti mediante equazioni differenziali. Risposta libera e risposta forzata.
3. Segnali a tempo discreto - Studio nel tempo: simmetrie, periodicità, norme, energia; segnali notevoli; convoluzione. Studio in frequenza: trasformata di Fourier e trasformata zeta.
4. Sistemi a tempo discreto - Sistemi e definizioni fondamentali. Filtri: generalità, risposta impulsiva, risposta in frequenza, funzione di trasferimento. Sistemi descritti mediante equazioni alle differenze. Sistemi ibridi.
5. Campionamento - Studio nel tempo e in frequenza. Interpolazione. Teorema del campionamento.
6. MatLab - Introduzione al software MatLab. Utilizzo di MatLab per la rappresentazione di segnali continui e discreti, e per l'analisi in frequenza.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Si prevedono: 30 lezioni frontali di approfondimento sugli aspetti matematici alternati alla soluzione di esercizi per stimolare la comprensione degli argomenti; 6 esercitazioni MatLab in laboratorio informatico per apprezzare la valenza pratica degli strumenti insegnati e per coinvolgere e motivare gli studenti; 2 prove di autovalutazione, svolte durante il corso, per guidare gli studenti verso obiettivi intermedi e con la finalità di stimolare lo studio della materia durante lo svolgimento delle lezioni, di modo che gli studenti arrivino preparati già alla prima prova di esame.

Le attività di didattica frontale prevedono l'utilizzo di slides, in quanto si ritiene che questa modalità di erogazione consenta di mantenere il giusto ritmo e mantenga alta l'attenzione da parte degli studenti, con possibilità di interazione e coinvolgimento. L'impiego di supporti digitali, rispetto alla lavagna tradizionale, consente di presentare gli argomenti in modo chiaro ed ordinato e l'impiego di grafici a colori ed animazioni. Gli esercizi vengono invece svolti alla lavagna per pemettere agli studenti di seguire efficacemente i passaggi chiave.

Le attività di laboratorio MatLab vegono invece svolte in laboratorio informatico, al calcolatore, ed in modo individuale. Nello specifico si è scelta una modalità di tipo "problem based learning" in cui verrà affidato agli studenti un problema da risolvere in classe sotto la supervisione (e i suggerimenti) del docente e dei suoi collaboratori, garantendo in questo modo un coinvolgimento ed un riscontro fattivo dei progressi di ciascuno studente.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutti gli argomenti del corso vengono illustrati in aula. Gli appunti delle lezioni possono essere integrati dai libri di testo consigliati, che riportano gli stessi argomenti trattati a lezione.

Tutto il materiale didattico presentato durante le ore di lezione frontale è reso disponibile sulla piattaforma "http://elearning.dei.unipd.it". Nello specifico, saranno resi disponibili: le slides proiettate(disponibili prima di ciascuna lezione), un adeguato numero di esercizi (molti dei quali risolti), i testi dei compiti degli anni passati (molti dei quali accompagnati dalle soluzioni), materiale introduttivo all'utilizzo di MatLab, altro materiale di approfondimento utile alla preparazione dello studente.

Per l'utilizzo di MatLab su PC personale è disponibile una licenza gratuita di Ateneo attivabile alla pagina https://www.csia.unipd.it/servizi/servizi-utenti-istituzionali/contratti-software-e-licenze/matlab
Testi di riferimento:
  • Oppenheim, Alan V.; Willsky, Alan S.; Nawab, S. Hamid, Signals and systemsAlan V. Oppenheim, Alan S. Willskywith S. Hamid Nawab. Harlow: Pearson, 2014. Cerca nel catalogo
  • Finesso, Lorenzo, Segnali e sistemiLorenzo Finesso. Padova: Progetto, 2018. Cerca nel catalogo