Fondamenti di Automatica (5 CFU)

Corso di Studi in Ingegneria delle Telecomunicazioni

 

Marcello Farina

Dipartimento di Elettronica e Informazione

Tel. 02 2399 3599

Ricevimento su richiesta: contattatemi via e-mail

e-mail: marcello.farina@polimi.it

web site: 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 DEL CORSO:

Introduzione, definizioni e terminologia di base.

o  Problemi di controllo in Ingegneria delle Telecomunicazioni.

o  Sistemi dinamici, problemi di controllo e specifiche di controllo. Controllo in anello aperto e in anello chiuso. Procedimento generale di sintesi dei controllori.

 

Sistemi dinamici e modelli.

o  Definizione di sistema dinamico, variabili di stato, di ingresso e uscita.

o  Modelli matematici di sistemi dinamici.

o  Equilibrio e stabilità.

o  Sistemi lineari. Risposte di sistemi lineari e stabilità.

o  Sistemi non lineari, linearizzazione attorno ad un equilibrio e stabilità gli equilibri.

 

Funzioni di trasferimento.

o  Trasformata di Laplace.

o  Funzioni di trasferimento. Poli, zeri, guadagno. Stabilità.

 

Schemi a blocchi e sistemi interconnessi. 

o  Schemi di interconnessione in serie, in parallelo e in retroazione.

o  Stabilità di sistemi interconnessi.

 

Risposte temporali.

o  Risposte allo scalino di sistemi del I e II ordine

o  Risposta ad un segnale sinusoidale e risposta in frequenza.

o  Diagrammi cartesiani e di Bode.

 

Analisi di sistemi di controllo.

o  Analisi di stabilità (criteri di Nyquist e di Bode).

o  Prestazioni statiche: errore a transitorio esaurito.

o  Prestazioni dinamiche: funzioni di sensitività, approssimazioni del I e II ordine delle funzioni di sensitività, banda passante e reiezione di disturbi. Cenni a prestazioni in condizioni perturbate e effetto di ritardi di tempo.

 

Progetto di sistemi di controllo.

o  Specifiche e requisiti.

o  Semplici esempi di progetto del controllore. Regolatori PID.

LIBRI CONSIGLIATI:

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.

 

Eserciziari e applicazioni:

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

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

o  Laboratorio di Automatica. A. Leva. Pitagora.

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

Strumenti divulgativi multimediali:

o  App Automation Story (http://www.automationstory.com/), e-book disponibile gratuitamente su App Store e Google Play.

o  Video clip Automation (circa 3 minuti), vincitore del concorso IEEE CSS Video Clip Contest 2014, realizzato da un gruppo di dottorandi della Sezione di Automatica del DEIB.

Dispense

o  Dispense di Fondamenti di Automatica per i corsi da cinque crediti didattici, Prof. P. Rocco.

o  Appunti relativi a: sistemi dinamici e stabilità, Prof. G. Guardabassi.

 

MATERIALE DIDATTICO:

o  Test di autovalutazione su argomenti preliminari (algebra delle matrici, numeri complessi, nozioni di base di meccanica ed equazioni differenziali).

o  Articoli di interesse su Automatica nelle Telecomunicazioni e Telecomunicazioni in Automatica (.zip).

o  Slide:

o  Presentazione del corso 2015

o  Risposta allo scalino di sistemi del I e II ordine

o  Tracciamento di diagrammi di Bode asintotici

o  Esercizi di applicazione dei criteri di stabilità di Bode e Nyquist per sistemi ad anello chiuso

o  Funzioni di sensitività e prestazioni dei sistemi di controllo

o  Esercitazione finale di ripasso

o  Tavola delle trasformate di Laplace per segnali canonici (.pdf).

o  Carta semilogaritmica e regolo delle fasi per il tracciamento dei diagrammi di Bode.

o  Esercizi sugli schemi a blocchi.

 

TEMI D’ESAME:

o  Temi d’esame degli Anni Accademici < 2011/2012 (link al sito del corso)

o  ANNO ACCADEMICO 2011/2012

o  I Compitino (26/04/2012): Tema d’Esame + soluzioni

o  II Compitino (4/07/2012): Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 4/07/2012: Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 23/07/2012: Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 03/09/2012: Tema d’esame + soluzioni

o  Appello del 19/09/2012: Tema d’esame + soluzioni

o  Appello del 14/02/2013: Tema d’esame + soluzioni

o  ANNO ACCADEMICO 2012/2013

o  I Compitino (07/05/2013): Tema d’Esame + soluzioni

o  II Compitino (24/06/2013): Tema d’esame e soluzioni

o  Appello del 24/06/2013: Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 26/07/2013: Tema d’esame + soluzioni

o  Appello del 11/09/2013: Tema d’esame + soluzioni

o  Appello del 20/09/2013: Tema d’esame + soluzioni

o  Appello del 18/02/2013: Tema d’esame + soluzioni

o  ANNO ACCADEMICO 2013/2014

o  I Compitino (07/05/2014): Tema d’Esame + soluzioni

o  II Compitino (05/07/2014): Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 05/07/2014: Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 25/07/2014: Tema d’Esame + soluzioni

o  Appello del 02/09/2014: Tema d’Esame

o  Appello del 16/09/2014: Tema d’Esame

o  Appello del 03/02/2015: Tema d’Esame

o  Appello del 17/02/2015: Tema d’Esame

o  ANNO ACCADEMICO 2014/2015

o  I Compitino (06/05/2015): Tema d’Esame + soluzioni

o  II Compitino (08/07/2015): Tema d’Esame

o  Appello del 08/07/2015: Tema d’Esame

o  Appello del 27/07/2015: Tema d’Esame

o  Appello del 11/09/2015: Tema d’Esame

o  Appello del 29/09/2015: Tema d’Esame