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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA ELETTRONICA
Insegnamento
TEORIA DEI SISTEMI
IN07109225, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA ELETTRONICA (Ord. 2019)
IN0520, ordinamento 2019/20, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese SYSTEMS THEORY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
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 MARIA ELENA VALCHER ING-INF/04

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
IN07109225 TEORIA DEI SISTEMI MARIA ELENA VALCHER IN0527

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-INF/04 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I 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.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
10 A.A. 2019/2020 01/10/2019 15/03/2021 VALCHER MARIA ELENA (Presidente)
CENEDESE ANGELO (Membro Effettivo)
BEGHI ALESSANDRO (Supplente)
BISIACCO MAURO (Supplente)
CARLI RUGGERO (Supplente)
CHIUSO ALESSANDRO (Supplente)
FERRANTE AUGUSTO (Supplente)
PILLONETTO GIANLUIGI (Supplente)
PINZONI STEFANO (Supplente)
SCHENATO LUCA (Supplente)
TICOZZI FRANCESCO (Supplente)
ZORZI MATTIA (Supplente)
9 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 VALCHER MARIA ELENA (Presidente)
BISIACCO MAURO (Membro Effettivo)
BEGHI ALESSANDRO (Supplente)
CARLI RUGGERO (Supplente)
CENEDESE ANGELO (Supplente)
PINZONI STEFANO (Supplente)
TICOZZI FRANCESCO (Supplente)
ZAMPIERI SANDRO (Supplente)
ZORZI MATTIA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Si assume che lo studente abbia appreso nei corsi della laurea triennale in Ingegneria dell'Informazione (e specificatamente nei corsi di Algebra lineare e Geometria, Segnali e Sistemi, Sistemi e modelli e Controlli Automatici) le seguenti conoscenze preliminari:
- Spazi vettoriali e loro basi, matrici, autovalori, autovettori, autospazi, forma di Jordan, prodotto interno e ortogonalita'
- Nozioni fondamentali sui sistemi lineari a tempo continuo e a tempo discreto, punti di equilibrio ad ingresso costante e linearizzazione dei sistemi non lineari.
- Evoluzione libera e forzata, nel dominio del tempo e nei domini z ed s. Matrice di trasferimento.
- Elementi di teoria della stabilita’: stabilità, convergenza e stabilità asintotica dell'equilibrio. Teoria di Lyapunov, funzioni di Lyapunov e criteri di stabilita' e di instabilita'. Equazione di Lyapunov, per sistemi lineari continui e per sistemi lineari discreti.
- Concetti elementari di controllo in retroazione.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Padronanza di alcune metodologie di base per l’analisi, la sintesi e il controllo dei sistemi lineari a tempo discreto e a tempo continuo, in forma di stato. In particolare, lo studente dovra' acquisire familiarita' con le proprieta' strutturali dei modelli di stato (raggiungibilita', controllabilita', osservabilita' e ricostruibilita') e utilizzarle per studiare due dei problemi fondamentali affrontati nel corso: il controllo in retroazione dallo stato e la stima dello stato.
Lo studente dovra' inoltre essere in grado di formalizzare e risolvere un problema come problema di controllo ottimo su orizzonte finito o infinito.
Modalita' di esame: L'esame consiste di una prova scritta, nella quale vengono proposti 3 o 4 esercizi in cui si valuta la capacita' dello studente di utilizzare le nozioni fondamentali apprese nel corso per risolvere problemi di controllo e stima dello stato.
La soluzione degli esercizi richiede sia una profonda conoscenza e assimilazione della teoria illustrata nel corso, sia familiarita' con gli strumenti dell'algebra e dell'analisi, sia una mentalita' volta al problem-solving.

Se lo studente supera con esito positivo lo scritto, deve sostenere anche una successiva prova orale, che verte sui contenuti teorici del corso e mira a valutare la visione di insieme e la comprensione che lo studente e' stato in grado di acquisire alla fine del corso sulle problematiche e sugli strumenti metodologici illustrati.
Criteri di valutazione: La valutazione dello studente durante la prova orale si baserà sulla valutazione della sua conoscenza e comprensione degli
argomenti teorici illustrati all'interno del corso e sulla visione d'insieme acquisita sui risultati e sulle metodologie illustrate all'interno del corso.

La prova scritta invece mirera' principalmente a verificare che lo studente sia in grado di porre in relazione fra loro i diversi argomenti illustrati nel corso e applicarli alla soluzione di specifici problemi (problem solving).
Contenuti: Con riferimento al libro di testo
E.Fornasini, “Appunti di Teoria dei Sistemi” Ed. Libreria Progetto, 2015
e alle due dispense del corso:
E. Fornasini, G. Marchesini e M.E. Valcher, Richiami di algebra lineare per il corso di Teoria dei Sistemi, dispensa disponibile su Moodle
M.E. Valcher Analisi modale e stabilita’ dei modelli di stato a tempo discreto e a tempo continuo, dispensa disponibile su Moodle
il programma dell’insegnamento e' il seguente:

- Ripasso su modelli di stato lineari (caso continuo e discreto): forma di Jordan, analisi modale, stabilità interna ed esterna (BIBO) e dinamica dei modelli di stato sia nel dominio del tempo che in quello delle trasformate.
Capitolo 1: Paragrafi 1.5, 1.7.
Capitolo 2: Paragrafi 2.1, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 + Dispensina su Analisi modale e stabilita'
Appendice A: Paragrafi A.1, A.2, A.4, A.5, A.7, A.8, A.9 + Dispensina di Algebra Lineare

- Raggiungibilità e controllabilità di sistemi discreti e continui. Ingressi di controllo ad energia minima. Criteri di raggiungibilita’ (PBH, criterio basato su forma di Jordan), forma standard di raggiungibilita’.
Capitolo 5: Paragrafi 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 (no pagine 213-214), 5.7, 5.8 (no pagine 230-231).
Appendice A: Paragrafi A.12, A.13

- Retroazione dallo stato per sistemi ad un solo ingresso, forma canonica di controllo. Lemma di Heymann e retroazione da piu’ ingressi. Allocazione degli autovalori e stabilizzabilità. Invarianti di controllo. Forma canonica di controllo multivariabile. Polinomi invarianti e Teorema di Rosenbrock. Controllo dead-beat.
Capitolo 6: Paragrafi 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 (no pagine 247-249), 6.5, 6.6, 6.7, 6.8.

- Osservabilità, ricostruibilità, dualita’ e stima dello stato. Forma canonica di osservazione, forma standard di osservabilita'. Stimatori alla Luenberger e rilevabilità. Stimatori dead-beat. Regolatori.
Capitolo 7: Paragrafi 7.1 (no pagina 272), 7.2, 7.3, 7.4, 7.6, 7.7.

- Teoria della realizzazione. Realizzazione minima. Stabilita' interna e BIBO.
Capitolo 8: Paragrafi 8.1, 8.2, 8.3 (no dimostrazione Proposizione 8.3.2).

- Connessioni di sistemi in serie, parallelo e retroazione. Sistemi a segnali campionati.
Capitolo 9: Paragrafi 9.1 (no dimostrazione del Lemma 9.1.3), 9.3 (no dimostrazione della Proposizione 9.3.1).

- Cenni di controllo ottimo ad orizzonte finito e infinito.
Capitolo 10: Paragrafi 10.1, 10.2 (no paragrafo 10.2.3), 10.3 (no dimostrazioni di Lemma 10.3.2 e Proposizione 10.3.4, no Corollario 10.3.6), 10.4 (no dimostrazioni di Proposizione 10.4.2 e 10.4.3, no Corollario 10.4.4).
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali teoriche ma interattive: lo studente viene incoraggiato ad intervenire e a proporre la sua idea di quale potrebbe essere una soluzione al problema posto.
Le lezioni vengono accompagnate da esercizi di approfondimento e da simulazioni Matlab.
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 messe a disposizione due dispense (una di Algebra e una sull'intero materiale oggetto del ripasso) scritte dal docente, 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:
  • E.Fornasini, Appunti di Teoria dei Sistemi. Padova: Libreria Editrice Progetto, 2015. Cerca nel catalogo
  • E.Fornasini, G.Marchesini, Esercizi di Teoria dei Sistemi. Padova: Libreria Editrice Progetto, 1992. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Questioning
  • Problem solving
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Latex
  • Matlab