Control Engineering - Ingegneria Automatica

ANTONIO FRANCHI

Obiettivi generali

Il corso presenta metodi avanzati di controllo per sistemi con ritardi e con parametri non noti.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:
Lo studente apprenderà tecniche avanzate di controllo per sistemi con ritardi e parametri incogniti

Applicare conoscenza e comprensione:
Lo Studente deve essere in grado, a partire dai dati disponibili, di elaborare algoritmi avanzati di controllo in presenza di ritardi e di parametri incogniti.

Capacità critiche e di giudizio:
Lo Studente sarà in grado di analizzare e formulare un problema di controllo avanzato, modellarlo e proporre la migliore strategia di controllo, implementandola per valutarne i risultati

Capacità comunicative:
Le attività del corso consentiranno allo Studente di comunicare e condividere le principali problematiche in specifici campi di applicazione, evidenziando le scelte progettuali, i relativi punti di forza e punti deboli

Capacità di apprendimento:
Le modalità di svolgimento del corso mirano a potenziare le capacità critiche dello Studente, dall’analisi di un problema, allo studio della letteratura, alla fase progettuale e di implementazione.

Gli studenti amplieranno la loro conoscenza e comprensione di algebra lineare e geometria differenziale, inclusi concetti come spazi duali, tensori, varietà e spazi tangenti. Acquisiranno conoscenze che vanno oltre la modellazione di sistemi standard basata sui segnali. Gli studenti comprenderanno la modellazione bottom-up dei sistemi utilizzando il concetto di porte di potenza e come classificare i sottosistemi atomici in base all'energia, indipendentemente dal dominio fisico specifico. Apprenderanno le strutture di Dirac e come derivare il modello port-Hamiltoniano di un sistema. Gli studenti impareranno anche i metodi chiave di progettazione del controllo utilizzando la struttura port-Hamiltoniana dei sistemi, come l'energy shaping, l'energy balancing, il controllo basato sulla passività e l'IDA-PBC. Infine, apprenderanno le basi dei gruppi di Lie e la modellazione energetica dei corpi rigidi, insieme ad alcune strategie chiave di controllo geometrico per il controllo di sistemi a corpo singolo e multi-corpo.

Controlli automatici lineari

Obiettivi
Obiettivi Generali:

Questo corso introduce gli studenti ai metodi di modellazione e controllo basati sull'energia per sistemi multi-fisici a parametri concentrati (elettrici, meccanici, termodinamici), concentrandosi su: 1) modellazione basata su porte utilizzando grafi di legame (bond graphs); 2) modellazione basata sull'energia e metodi di controllo port-Hamiltoniani; e 3) un'introduzione al controllo geometrico su gruppi di Lie.

Obiettivi Specifici:

Conoscenza e Comprensione:

Gli studenti amplieranno la loro conoscenza e comprensione di algebra lineare e geometria differenziale, inclusi concetti come spazi duali, tensori, varietà e spazi tangenti. Acquisiranno conoscenze che vanno oltre la modellazione di sistemi standard basata sui segnali. Gli studenti comprenderanno la modellazione bottom-up dei sistemi utilizzando il concetto di porte di potenza e come classificare i sottosistemi atomici in base all'energia, indipendentemente dal dominio fisico specifico. Apprenderanno le strutture di Dirac e come derivare il modello port-Hamiltoniano di un sistema. Gli studenti impareranno anche i metodi chiave di progettazione del controllo utilizzando la struttura port-Hamiltoniana dei sistemi, come l'energy shaping, l'energy balancing, il controllo basato sulla passività e l'IDA-PBC. Infine, apprenderanno le basi dei gruppi di Lie e la modellazione energetica dei corpi rigidi, insieme ad alcune strategie chiave di controllo geometrico per il controllo di sistemi a corpo singolo e multi-corpo.

Applicazione di Conoscenza e Comprensione:

Gli studenti applicheranno la loro conoscenza e comprensione alla modellazione e all'analisi di sistemi multi-fisici da una prospettiva basata sull'energia utilizzando i grafi di legame. Applicheranno anche questa conoscenza alla sintesi di controllori utilizzando i metodi chiave di controllo basati sull'energia e le tecniche di controllo geometrico.

Capacità Critiche e di Giudizio:

Gli studenti impareranno come rappresentare e analizzare i contenuti relativi alla modellazione e al controllo di sistemi multi-fisici. Il corso migliorerà le loro capacità critiche e analitiche utilizzando rappresentazioni visive, come i grafi di legame, per illustrare la dinamica del sistema e impiegando descrizioni prive di coordinate dei sistemi e della sintesi del controllore.

Abilità Comunicative:

Il corso fornirà agli studenti la capacità di presentare e discutere problemi tecnici e soluzioni relativi alla modellazione basata su porte e al controllo geometrico, utilizzando strumenti matematici e visivi avanzati.

Capacità di Apprendimento:

Il corso promuove l'apprendimento indipendente incoraggiando gli studenti a interagire con i fondamenti teorici, analizzare la letteratura scientifica e implementare strategie di controllo avanzate in scenari del mondo reale.

Lecture notes fornite dal docente

Frontal and online lectures depending on the needs, privileging frontal lectures

Attendance required to the lectures

Possibilità di prova scritta o prova orale a seconda delle esigenze