Fondamenti di Automatica (10 CFU)

Corso di Studi in Ingegneria Informatica e Comunicazioni (A-CL), II anno

Prof. Marcello Farina

Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria

Tel. 02 2399 3599

Orario di ricevimento: su richiesta (contattatemi via e-mail)

e. mail: marcello.farina@polimi.it

pagina personale: https://farina.faculty.polimi.it/

OBIETTIVI:

o presentare concetti e metodologie di base della Teoria del Controllo.

o fornire agli studenti gli strumenti per affrontare sistematicamente problemi di analisi e sintesi di semplici sistemi di controllo basati su modelli matematici.

PROGRAMMA:

1. Introduzione ai problemi di controllo

1.1. Scopi del controllo automatico

1.2. Esempi di problemi di controllo in ambito ingegneristico (processi meccanici, elettrici, termici, chimici, ...)

1.3. Prestazioni dei sistemi di controllo

1.4. Tipologie ed elementi costitutivi dei sistemi di controllo

2. Modelli dinamici

2.1. Sistemi lineari: modelli temporali e funzioni di trasferimento, sovrapposizione degli effetti e stabilità

2.2. Risposta allo scalino (con particolare riferimento ai sistemi del primo e del secondo ordine), schemi a blocchi

2.3. Sistemi non lineari: linearizzazione attorno a un punto di equilibrio

2.4. Descrizione matematica di alcuni processi introdotti al punto 1.2

2.5. Simulazione digitale: illustrazione e uso di software commerciale

3. Risposta in frequenza

3.1. Definizione di risposta in frequenza e proprietà, connessioni con la funzione di trasferimento

3.2. Rappresentazione mediante diagrammi polari e di Bode

3.3. Relazioni tra la risposta in frequenza e le risposte temporali

4. Analisi e progetto di sistemi di controllo

4.1. Requisiti dei sistemi di controllo: stabilità, precisione (errore a regime, velocità e sovraelongazioni), insensitività ai disturbi, robustezza

4.2. Analisi della stabilità dei sistemi di controllo: criterio di Nyquist e criterio di Bode

4.3. Analisi delle prestazioni dei sistemi di controllo e loro dipendenza dalla funzione di trasferimento d'anello

4.4. Introduzione al progetto di regolatori basato sul criterio di Bode e di compensatori

4.5. Regolatori PID: problemi realizzativi e metodi di taratura

5. Controllo digitale

5.1. Struttura e descrizione dei sistemi di controllo digitale (convertitori A/D e D/A)

5.2. Scelta del periodo di campionamento

5.3. Realizzazione digitale di regolatori analogici

ESAME:

Sono previsti cinque appelli d’esame nei periodi stabiliti dalla Scuola.

LABORATORI SPERIMENTALI:

I laboratori si terranno nei laboratori didattici sperimentali di Via Golgi/Clericetti (Aule G01 e G02). Date da definire.

BIBLIOGRAFIA:

Libro di testo adottato:

o Fondamenti di Controlli Automatici. P. Bolzern, R. Scattolini e N. Schiavoni. Mc Graw-Hill.

Approfondimenti:

o Controlli Automatici. N. Nise, a cura di P. Pugliese. Città Studi Edizioni.

o Sistemi dinamici: modellistica, analisi e controllo. L. Benvenuti, A. De Santis, L. Farina. Mc Graw-Hill.

o Teoria dei sistemi. S. Rinaldi. CLUP.

o La matematica elementare del feedback. C. M. Verrelli. Società Editrice Esculapio.

Eserciziari e applicazioni:

o Fondamenti di Automatica - Esercizi, Alessandro V. Papadopoulos, Maria Prandini. Pearson.

o Elementi di Automatica: Esercizi. P. Bolzern e N. Schiavoni. Masson.

o Esercizi di Fondamenti di Automatica. A Leva, M. Maggio. Società Editrice Esculapio.

o Esercizi di Controlli Automatici. G. Guardabassi e P. Rocco. Pitagora.

o Laboratorio di Automatica. A. Leva. Pitagora.

MATERIALE DEL CORSO: disponibile alla pagina BeeP/WEBEEP agli studenti iscritti.