Control Engineering - Ingegneria Automatica

CLAUDIA CALIFANO
CLAUDIA CALIFANO

Obiettivi generali

Il corso fornisce le metodologie per l'analisi dei sistemi dinamici lineari e non lineari a tempo discreto e a segnali campionati, il progetto di controllori digitali con particolare enfasi sul caso dei sistemi lineari, e l'implementazione basata su microcontrollori embedded. Lo studente sarà in grado di ricavare modelli matematici di sistemi a tempo discreto, di sistemi equivalenti a tempo discreto di sistemi con dinamica continua, di progettare leggi di controllo digitale per sistemi a tempo discreto e continuo, e di impiegare microcontrollori standard per la loro implementazione.

Obiettivi specifici

Tecniche di analisi e progettazione per sistemi a tempo discreto e digitali.

Conoscenza e comprensione:
Lo studente acquisirà le metodologie per l’analisi dei sistemi a tempo discreto lineari e non lineari, e per la progettazione di controllori con particolare attenzione ai sistemi lineari.

Applicare conoscenza e comprensione:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di associare ad un processo discreto o processo continuo campionato un modello matematico accurato e quindi di progettare leggi di controllo adeguate alla risoluzione del problema considerate.

Capacità critiche e di giudizio:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di individuare la migliore metodologia da utilizzare in base alla problematica in esame.

Capacità comunicative:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di motivare le proprie scelte di progettazione.

Capacità di apprendimento:
Lo studente svilupperà capacità di studio autonome.

Al completamento del corso, lo studente sarà in grado di implementare controlli digitali per sistemi a tempo continuo al fine di garantire determinate prestazioni. Avrà acquisito i diversi metodi di implementazione numerica, con particolare attenzione ai problemi di stabilità. Sarà applicare metodi di sintesi nel dominio del tempo e nel dominio della trasformata Zeta per problemi classici quali la stabilizzazione, la stima dello stato, l'inseguimento di traiettorie, etc..

Conoscenze di base richieste: Teoria dei Sistemi, Automatica

Rappresentazione matematica di sistemi lineari a tempo discreto e a segnali campionati e metodologie di analisi nel dominio del tempo e della trasformata zeta. Principi del campionamento e ricostruzione di segnali. Concetti di funzione di trasferimento, risposta armonica e stabilità (con i relativi criteri) per sistemi a tempo discreto. Specifiche di progetto dei controllori digitali. Approcci indiretti e diretti alla soluzione. Metodi di progetto: per discretizzazione di un controllore a tempo continuo; basato sul luogo delle radici; in frequenza nel dominio complesso; approcci analitici (assegnazione poli/zeri, con tempo di risposta finito; con risposta piatta). Progetto di regolatori PID digitali. Rappresentazione matematica di sistemi non lineari a tempo discreto e a segnali campionati, con alcuni approcci all’analisi e al progetto di leggi di controllo. Descrizione di alcuni microcontrollori commerciali e di sistemi embedded per l’implementazione di leggi di controllo digitale. Esempi applicativi in simulazione basata su Matlab e con implementazione su sistemi PIC e Arduino.

G.F. Franklin, J.D. Powell, and M.L. Workman, “Digital Control of Dynamic Systems,” Addison-Wesley, 1998.


Bibliografia di riferimento

K. Ogata, Discrete-time Control Systems, Prentice Hall, 1995

G.F. Franklin, J.D. Powell, and M.L. Workman, “Digital Control of Dynamic Systems,” Addison-Wesley, 1998.


https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13955

Il corso sarà tenuto in presenza (orario martedi 14-16, venerdì 9-13 a partire da settembre 2021) e trasmesso eventualmente tramite zoom o google meet in streaming se richiesto.


Link Zoom a.a. 2021/22
https://uniroma1.zoom.us/j/81733614402?pwd=ekZ1b0VoOXpSRzZwaHdjR3dENE90UT09

Il corso si tiene in presenza

E' prevista una prova scritta (che è possibile sostituire con un progetto) ed una prova orale.

Prova scritta: consiste nello svolgimento di alcuni esercizi e nella discussione teorica di uno o due argomenti svolti
Prova orale: correzione della prova scritta e approfondimenti su argomenti teorici

La prova scritta può essere sostituita da un progetto da espletare durante il corso. Esso può essere incentrato su esempi fisici, approfondimenti di articoli in letteratura su tematiche di interesse, progetto in laboratorio

La stabilizzazione dall'uscita di un sistema dinamico tempo discreto
Risposta piatta e risposta a tempo finito
Metodi numerici dí implementazione
Osservatori per sistemi a tempo discreto