Fornire le conoscenze metodologiche e operative per la modellistica, la simulazione e l'analisi del comportamento di sistemi fisici, con particolare riferimento a quelli descrivibili con modelli lineari e stazionari. Introdurre concetti di base quali stabilità e differenza tra risposta transitoria e risposta a regime. Definire le strutture fondamentali di un sistema di controllo a controreazione, e dare gli strumenti di base per la sua progettazione. Illustrare le tecniche di progettazione che impiegano la risposta armonica e le specifiche ingegneristiche connesse. Illustrare i metodi per realizzare con un calcolatore i sistemi di controllo studiati. Mostrare l’impiego di strumenti software per l’ausilio alle fasi suddette.
Curriculum
Canali
scheda docente materiale didattico
ANALISI DEI SISTEMI LINEARI E STAZIONARI UTILIZZANDO LE TRASFORMATE DI LAPLACE; DESCRIZIONE INGRESSO-USCITA DI UN SISTEMA DINAMICO, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. INTEGRALE DI CONVOLUZIONE. LE VARIABILI DI STATO, DESCRIZIONE INGRESSO-STATO-USCITA. PASSAGGIO DALLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO ALLO SPAZIO DI STATO E VICEVERSA. RISPOSTE A SEGNALI CANONICI. SUDDIVISIONE DELLA RISPOSTA IN RISPOSTA LIBERA E FORZATA, RISPOSTA TRANSITORIA E PERMANENTE. STABILITÀ BIBO DEI SISTEMI. CRITERIO DI STABILITÀ DI ROUTH. SCHEMI A BLOCCHI FUNZIONALI E LORO MANIPOLAZIONE.
RISPOSTA ARMONICA. DEFINIZIONE. RAPPRESENTAZIONI GRAFICHE (DIAGRAMMI DI NYQUIST, BODE, NICHOLS).
ANALISI DEI SISTEMI A CONTROREAZIONE. DERIVAZIONE DELLA RISPOSTA A CICLO CHIUSO DA QUELLA A CICLO APERTO. PROPRIETÀ DEI SISTEMI A CICLO CHIUSO. CRITERI DI STABILITÀ DI NYQUIST. MARGINI DI GUADAGNO E FASE. COMPORTAMENTO A REGIME: CLASSIFICAZIONE IN TIPI. SENSIBILITÀ ALLE VARIAZIONI PARAMETRICHE.
PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO A REGIME. PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO DINAMICO CON RETI CORRETTRICI.
PROGETTO DI CONTROLLORI A TEMPO DISCRETO PER APPROSSIMAZINE DI CONTROLLORI TEMPO CONTINUO.
UTILIZZO DI MATLAB NELLE ATTIVITA' SUDDETTE.
LIBRI DI CONSULTAZIONE
G. MAGNANI, TECNOLOGIA DEI SISTEMI CONTROLLO, MCGRAW-HILL
CAPITOLO 5 (§§ ...) REGOLATORI INDUSTRIALI (PID)
A. ISIDORI, CONTROLLI AUTOMATICI, SIDEREA.
REGOLAZIONE AUTOMATICA, COLLANA SCHAUM, ETAS LIBRI.
Programma
UTILITÀ DEI CONTROLLI AUTOMATICI. SCHEMI A BLOCCHI STRUTTURALI. MODELLI MATEMATICI DI SISTEMI DINAMICI. CLASSIFICAZIONE DEI MODELLI (LINEARITÀ, STAZIONARIETÀ, ECC.). IL CONCETTO DI STATO. LINEARIZZAZIONE INTORNO AD UN PUNTO DI EQUILIBRIO.ANALISI DEI SISTEMI LINEARI E STAZIONARI UTILIZZANDO LE TRASFORMATE DI LAPLACE; DESCRIZIONE INGRESSO-USCITA DI UN SISTEMA DINAMICO, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. INTEGRALE DI CONVOLUZIONE. LE VARIABILI DI STATO, DESCRIZIONE INGRESSO-STATO-USCITA. PASSAGGIO DALLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO ALLO SPAZIO DI STATO E VICEVERSA. RISPOSTE A SEGNALI CANONICI. SUDDIVISIONE DELLA RISPOSTA IN RISPOSTA LIBERA E FORZATA, RISPOSTA TRANSITORIA E PERMANENTE. STABILITÀ BIBO DEI SISTEMI. CRITERIO DI STABILITÀ DI ROUTH. SCHEMI A BLOCCHI FUNZIONALI E LORO MANIPOLAZIONE.
RISPOSTA ARMONICA. DEFINIZIONE. RAPPRESENTAZIONI GRAFICHE (DIAGRAMMI DI NYQUIST, BODE, NICHOLS).
ANALISI DEI SISTEMI A CONTROREAZIONE. DERIVAZIONE DELLA RISPOSTA A CICLO CHIUSO DA QUELLA A CICLO APERTO. PROPRIETÀ DEI SISTEMI A CICLO CHIUSO. CRITERI DI STABILITÀ DI NYQUIST. MARGINI DI GUADAGNO E FASE. COMPORTAMENTO A REGIME: CLASSIFICAZIONE IN TIPI. SENSIBILITÀ ALLE VARIAZIONI PARAMETRICHE.
PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO A REGIME. PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO DINAMICO CON RETI CORRETTRICI.
PROGETTO DI CONTROLLORI A TEMPO DISCRETO PER APPROSSIMAZINE DI CONTROLLORI TEMPO CONTINUO.
UTILIZZO DI MATLAB NELLE ATTIVITA' SUDDETTE.
Testi Adottati
GIOVANNI MARRO, CONTROLLI AUTOMATICI, ZANICHELLILIBRI DI CONSULTAZIONE
G. MAGNANI, TECNOLOGIA DEI SISTEMI CONTROLLO, MCGRAW-HILL
CAPITOLO 5 (§§ ...) REGOLATORI INDUSTRIALI (PID)
A. ISIDORI, CONTROLLI AUTOMATICI, SIDEREA.
REGOLAZIONE AUTOMATICA, COLLANA SCHAUM, ETAS LIBRI.
Modalità Valutazione
Prova scritta e orale e/o laboratorio scheda docente materiale didattico
Analisi dei sistemi lineari e stazionari: Trasformate di Laplace e loro proprietà; antitrasformazione di funzioni razionali. Descrizione ingresso-uscita di un sistema dinamico, Funzione di Trasferimento. Integrale di convoluzione. Risposte a segnali canonici. Suddivisione della risposta in risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente. Modi propri di evoluzione. Stabilità BIBO dei sistemi. Criterio di stabilità di Routh. Schemi a blocchi funzionali e loro manipolazione.
Risposta armonica: Definizione. Legami con le risposte canoniche. Rappresentazioni grafiche (Diagrammi di Nyquist, Bode, Nichols).
Analisi dei sistemi a controreazione: Derivazione della risposta a ciclo chiuso da quella a ciclo aperto. Criteri di stabilità di Nyquist e Bode. Margini di guadagno e fase. Comportamento a regime: classificazione in tipi, coefficienti generalizzati di errore. Sensibilità alle variazioni parametriche.
Sintesi dei sistemi di controllo: Il problema delle specifiche. Legami globali. Specifiche tipiche ad anello chiuso ed aperto. Regolatori standard. Reti di correzione e loro impiego. Sintesi per tentativi.
Sistemi di controllo a segnali campionati: Struttura del controllore digitale. Campionamento e ricostruzione. Trasformata zeta. Discretizzazione di un controllore continuo.
Esercitazioni in aula: Modellistica di semplici sistemi, calcolo di semplici trasformate. Criterio di Routh. Tracciamento manuale di diagrammi di risposta armonica. Sintesi di controllori nel dominio della frequenza. Casi di studio: controllo della velocità di un motore in c.c., controllo della posizione di un asse.Utilizzo del Matlab per la simulazione dei sistemi lineari per il tracciamento delle risposte armoniche e la sintesi dei regolatori.
Programma
Concetti fondamentali: Utilità dei controlli automatici. Controllo in avanti e in controreazione. Schemi a blocchi strutturali. Modelli matematici di sistemi dinamici. Classificazione dei sistemi (linearità, stazionarietà, ecc.). Il concetto di stato.Analisi dei sistemi lineari e stazionari: Trasformate di Laplace e loro proprietà; antitrasformazione di funzioni razionali. Descrizione ingresso-uscita di un sistema dinamico, Funzione di Trasferimento. Integrale di convoluzione. Risposte a segnali canonici. Suddivisione della risposta in risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente. Modi propri di evoluzione. Stabilità BIBO dei sistemi. Criterio di stabilità di Routh. Schemi a blocchi funzionali e loro manipolazione.
Risposta armonica: Definizione. Legami con le risposte canoniche. Rappresentazioni grafiche (Diagrammi di Nyquist, Bode, Nichols).
Analisi dei sistemi a controreazione: Derivazione della risposta a ciclo chiuso da quella a ciclo aperto. Criteri di stabilità di Nyquist e Bode. Margini di guadagno e fase. Comportamento a regime: classificazione in tipi, coefficienti generalizzati di errore. Sensibilità alle variazioni parametriche.
Sintesi dei sistemi di controllo: Il problema delle specifiche. Legami globali. Specifiche tipiche ad anello chiuso ed aperto. Regolatori standard. Reti di correzione e loro impiego. Sintesi per tentativi.
Sistemi di controllo a segnali campionati: Struttura del controllore digitale. Campionamento e ricostruzione. Trasformata zeta. Discretizzazione di un controllore continuo.
Esercitazioni in aula: Modellistica di semplici sistemi, calcolo di semplici trasformate. Criterio di Routh. Tracciamento manuale di diagrammi di risposta armonica. Sintesi di controllori nel dominio della frequenza. Casi di studio: controllo della velocità di un motore in c.c., controllo della posizione di un asse.Utilizzo del Matlab per la simulazione dei sistemi lineari per il tracciamento delle risposte armoniche e la sintesi dei regolatori.
Testi Adottati
Roberto Vitelli, Massimiliano Petternella,Fondamenti di Automatica, Edizioni Scientifiche SidereaModalità Erogazione
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta della durata di 2 ore. Lo scritto è organizzato attraverso tre di esercizi, finalizzati a verificare il livello di comprensione delle metodologie di sintesi di controllori spiegate durante il corso. Tutti i compiti di esame (e quelli delle prove in itinere) degli anni precedenti sono disponibili sul sito del corso: http://www.dia.uniroma3.it/autom/fondamenti-di-automatica-informatica/ Oltre alla prova scritta è prevista una prova orale attraverso la quale viene valutata la compresione delle metodologie matematiche alla base della materia. Durante la prova vengono chieste le dimostrazioni dei teoremi spiegati a lezione.Modalità Frequenza
La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata per la presenza di una parte pratica legata anche allo svolgimento degli esercizi di esame che non può essere facilmente trasmessa tramite i testi.Modalità Valutazione
Il superamento dell'esame è condizionato al superamento di una prova scritta, costituita da tre esercizi, e da una prova orale. Durante il corso è prevista una prova di esonero che contiene i primi due esercizi del compito scritto. In caso di esito positivo dell'esonero lo scritto si riduce solo al terzo esercizio. Durante la prova orale verranno chiesti teoremi e dimostrazioni presentati in aula durante le lezioni.Canali
scheda docente materiale didattico
ANALISI DEI SISTEMI LINEARI E STAZIONARI UTILIZZANDO LE TRASFORMATE DI LAPLACE; DESCRIZIONE INGRESSO-USCITA DI UN SISTEMA DINAMICO, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. INTEGRALE DI CONVOLUZIONE. LE VARIABILI DI STATO, DESCRIZIONE INGRESSO-STATO-USCITA. PASSAGGIO DALLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO ALLO SPAZIO DI STATO E VICEVERSA. RISPOSTE A SEGNALI CANONICI. SUDDIVISIONE DELLA RISPOSTA IN RISPOSTA LIBERA E FORZATA, RISPOSTA TRANSITORIA E PERMANENTE. STABILITÀ BIBO DEI SISTEMI. CRITERIO DI STABILITÀ DI ROUTH. SCHEMI A BLOCCHI FUNZIONALI E LORO MANIPOLAZIONE.
RISPOSTA ARMONICA. DEFINIZIONE. RAPPRESENTAZIONI GRAFICHE (DIAGRAMMI DI NYQUIST, BODE, NICHOLS).
ANALISI DEI SISTEMI A CONTROREAZIONE. DERIVAZIONE DELLA RISPOSTA A CICLO CHIUSO DA QUELLA A CICLO APERTO. PROPRIETÀ DEI SISTEMI A CICLO CHIUSO. CRITERI DI STABILITÀ DI NYQUIST. MARGINI DI GUADAGNO E FASE. COMPORTAMENTO A REGIME: CLASSIFICAZIONE IN TIPI. SENSIBILITÀ ALLE VARIAZIONI PARAMETRICHE.
PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO A REGIME. PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO DINAMICO CON RETI CORRETTRICI.
PROGETTO DI CONTROLLORI A TEMPO DISCRETO PER APPROSSIMAZINE DI CONTROLLORI TEMPO CONTINUO.
UTILIZZO DI MATLAB NELLE ATTIVITA' SUDDETTE.
LIBRI DI CONSULTAZIONE
G. MAGNANI, TECNOLOGIA DEI SISTEMI CONTROLLO, MCGRAW-HILL
CAPITOLO 5 (§§ ...) REGOLATORI INDUSTRIALI (PID)
A. ISIDORI, CONTROLLI AUTOMATICI, SIDEREA.
REGOLAZIONE AUTOMATICA, COLLANA SCHAUM, ETAS LIBRI.
Programma
UTILITÀ DEI CONTROLLI AUTOMATICI. SCHEMI A BLOCCHI STRUTTURALI. MODELLI MATEMATICI DI SISTEMI DINAMICI. CLASSIFICAZIONE DEI MODELLI (LINEARITÀ, STAZIONARIETÀ, ECC.). IL CONCETTO DI STATO. LINEARIZZAZIONE INTORNO AD UN PUNTO DI EQUILIBRIO.ANALISI DEI SISTEMI LINEARI E STAZIONARI UTILIZZANDO LE TRASFORMATE DI LAPLACE; DESCRIZIONE INGRESSO-USCITA DI UN SISTEMA DINAMICO, FUNZIONE DI TRASFERIMENTO. INTEGRALE DI CONVOLUZIONE. LE VARIABILI DI STATO, DESCRIZIONE INGRESSO-STATO-USCITA. PASSAGGIO DALLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO ALLO SPAZIO DI STATO E VICEVERSA. RISPOSTE A SEGNALI CANONICI. SUDDIVISIONE DELLA RISPOSTA IN RISPOSTA LIBERA E FORZATA, RISPOSTA TRANSITORIA E PERMANENTE. STABILITÀ BIBO DEI SISTEMI. CRITERIO DI STABILITÀ DI ROUTH. SCHEMI A BLOCCHI FUNZIONALI E LORO MANIPOLAZIONE.
RISPOSTA ARMONICA. DEFINIZIONE. RAPPRESENTAZIONI GRAFICHE (DIAGRAMMI DI NYQUIST, BODE, NICHOLS).
ANALISI DEI SISTEMI A CONTROREAZIONE. DERIVAZIONE DELLA RISPOSTA A CICLO CHIUSO DA QUELLA A CICLO APERTO. PROPRIETÀ DEI SISTEMI A CICLO CHIUSO. CRITERI DI STABILITÀ DI NYQUIST. MARGINI DI GUADAGNO E FASE. COMPORTAMENTO A REGIME: CLASSIFICAZIONE IN TIPI. SENSIBILITÀ ALLE VARIAZIONI PARAMETRICHE.
PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO A REGIME. PROGETTAZIONE PER UN DATO COMPORTAMENTO DINAMICO CON RETI CORRETTRICI.
PROGETTO DI CONTROLLORI A TEMPO DISCRETO PER APPROSSIMAZINE DI CONTROLLORI TEMPO CONTINUO.
UTILIZZO DI MATLAB NELLE ATTIVITA' SUDDETTE.
Testi Adottati
GIOVANNI MARRO, CONTROLLI AUTOMATICI, ZANICHELLILIBRI DI CONSULTAZIONE
G. MAGNANI, TECNOLOGIA DEI SISTEMI CONTROLLO, MCGRAW-HILL
CAPITOLO 5 (§§ ...) REGOLATORI INDUSTRIALI (PID)
A. ISIDORI, CONTROLLI AUTOMATICI, SIDEREA.
REGOLAZIONE AUTOMATICA, COLLANA SCHAUM, ETAS LIBRI.
Modalità Valutazione
Prova scritta e orale e/o laboratorio scheda docente materiale didattico
Analisi dei sistemi lineari e stazionari: Trasformate di Laplace e loro proprietà; antitrasformazione di funzioni razionali. Descrizione ingresso-uscita di un sistema dinamico, Funzione di Trasferimento. Integrale di convoluzione. Risposte a segnali canonici. Suddivisione della risposta in risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente. Modi propri di evoluzione. Stabilità BIBO dei sistemi. Criterio di stabilità di Routh. Schemi a blocchi funzionali e loro manipolazione.
Risposta armonica: Definizione. Legami con le risposte canoniche. Rappresentazioni grafiche (Diagrammi di Nyquist, Bode, Nichols).
Analisi dei sistemi a controreazione: Derivazione della risposta a ciclo chiuso da quella a ciclo aperto. Criteri di stabilità di Nyquist e Bode. Margini di guadagno e fase. Comportamento a regime: classificazione in tipi, coefficienti generalizzati di errore. Sensibilità alle variazioni parametriche.
Sintesi dei sistemi di controllo: Il problema delle specifiche. Legami globali. Specifiche tipiche ad anello chiuso ed aperto. Regolatori standard. Reti di correzione e loro impiego. Sintesi per tentativi.
Sistemi di controllo a segnali campionati: Struttura del controllore digitale. Campionamento e ricostruzione. Trasformata zeta. Discretizzazione di un controllore continuo.
Esercitazioni in aula: Modellistica di semplici sistemi, calcolo di semplici trasformate. Criterio di Routh. Tracciamento manuale di diagrammi di risposta armonica. Sintesi di controllori nel dominio della frequenza. Casi di studio: controllo della velocità di un motore in c.c., controllo della posizione di un asse.Utilizzo del Matlab per la simulazione dei sistemi lineari per il tracciamento delle risposte armoniche e la sintesi dei regolatori.
Programma
Concetti fondamentali: Utilità dei controlli automatici. Controllo in avanti e in controreazione. Schemi a blocchi strutturali. Modelli matematici di sistemi dinamici. Classificazione dei sistemi (linearità, stazionarietà, ecc.). Il concetto di stato.Analisi dei sistemi lineari e stazionari: Trasformate di Laplace e loro proprietà; antitrasformazione di funzioni razionali. Descrizione ingresso-uscita di un sistema dinamico, Funzione di Trasferimento. Integrale di convoluzione. Risposte a segnali canonici. Suddivisione della risposta in risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente. Modi propri di evoluzione. Stabilità BIBO dei sistemi. Criterio di stabilità di Routh. Schemi a blocchi funzionali e loro manipolazione.
Risposta armonica: Definizione. Legami con le risposte canoniche. Rappresentazioni grafiche (Diagrammi di Nyquist, Bode, Nichols).
Analisi dei sistemi a controreazione: Derivazione della risposta a ciclo chiuso da quella a ciclo aperto. Criteri di stabilità di Nyquist e Bode. Margini di guadagno e fase. Comportamento a regime: classificazione in tipi, coefficienti generalizzati di errore. Sensibilità alle variazioni parametriche.
Sintesi dei sistemi di controllo: Il problema delle specifiche. Legami globali. Specifiche tipiche ad anello chiuso ed aperto. Regolatori standard. Reti di correzione e loro impiego. Sintesi per tentativi.
Sistemi di controllo a segnali campionati: Struttura del controllore digitale. Campionamento e ricostruzione. Trasformata zeta. Discretizzazione di un controllore continuo.
Esercitazioni in aula: Modellistica di semplici sistemi, calcolo di semplici trasformate. Criterio di Routh. Tracciamento manuale di diagrammi di risposta armonica. Sintesi di controllori nel dominio della frequenza. Casi di studio: controllo della velocità di un motore in c.c., controllo della posizione di un asse.Utilizzo del Matlab per la simulazione dei sistemi lineari per il tracciamento delle risposte armoniche e la sintesi dei regolatori.
Testi Adottati
Roberto Vitelli, Massimiliano Petternella,Fondamenti di Automatica, Edizioni Scientifiche SidereaModalità Erogazione
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta della durata di 2 ore. Lo scritto è organizzato attraverso tre di esercizi, finalizzati a verificare il livello di comprensione delle metodologie di sintesi di controllori spiegate durante il corso. Tutti i compiti di esame (e quelli delle prove in itinere) degli anni precedenti sono disponibili sul sito del corso: http://www.dia.uniroma3.it/autom/fondamenti-di-automatica-informatica/ Oltre alla prova scritta è prevista una prova orale attraverso la quale viene valutata la compresione delle metodologie matematiche alla base della materia. Durante la prova vengono chieste le dimostrazioni dei teoremi spiegati a lezione.Modalità Frequenza
La frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata per la presenza di una parte pratica legata anche allo svolgimento degli esercizi di esame che non può essere facilmente trasmessa tramite i testi.Modalità Valutazione
Il superamento dell'esame è condizionato al superamento di una prova scritta, costituita da tre esercizi, e da una prova orale. Durante il corso è prevista una prova di esonero che contiene i primi due esercizi del compito scritto. In caso di esito positivo dell'esonero lo scritto si riduce solo al terzo esercizio. Durante la prova orale verranno chiesti teoremi e dimostrazioni presentati in aula durante le lezioni.