Insegnamento ELEMENTI DI AUTOMATICA
| Nome del corso | Ingegneria meccanica |
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| Codice insegnamento | 70A00706 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Mario Luca Fravolini |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-INF/04 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | L’insegnamento fornisce le competenze di base necessarie allo studente per saper analizzare le proprietà dei sistemi dinamici lineari e stazionari e per per saper progettare sistemi di controllo automatico. I principali contenuti riguardano: • Modelli di sistemi reali • Analisi dei sistemi lineari, nel dominio del tempo e della frequenza • Sistemi Controllati • Analisi di sistemi in retroazione • Analisi con il Luogo delle Radici • Specifiche statiche e dinamiche nei sistemi controllo • Progetto del regolatore nel dominio della frequenza |
| Testi di riferimento | - P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni :Fondamenti di controlli automatici 3/ed Mc Graw-Hill, 2008 (o edizioni successive) |
| Obiettivi formativi | L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti nozioni sull’impiego di alcuni strumenti di analisi e di progetto per sistemi di controllo lineari e stazionari a tempo continuo con particolare enfasi ai sistemi meccatronici. In particolare, al termine del corso lo studente avrà acquisito: a) conoscenze di base per la modellazione di sistemi meccanici, termici ed elettrici ai fini del progetto di sistemi di controllo; b) conoscenza dei metodi principali per l’analisi dei sistemi; c) conoscenza dei metodi principali per il progetto di sistemi di controllo a retroazione; d) capacità di progettare architetture di sistemi di controllo; e) capacità di utilizzare strumenti software di analisi, progetto e simulazione dei sistemi dinamici. |
| Prerequisiti | Matematica I e II (derivate, integrali, equazioni differenziali ordinarie). Fisica Generale. Elettrotecnica (circuiti elettrici, motore in corrente continua). |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: • Lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti trattati nel corso. • Esercitazioni in aula curate dal docente aventi per oggetto l’applicazione delle tecniche di analisi e sintesi introdotte a sistemi dinamici di interesse ingegneristico anche avvalendosi di strumenti di simulazione in ambiente Matlab e simulink. |
| Altre informazioni | Ulteriori informazioni sono disponibili attraverso la pagina Unistudium dell’insegnamento. Il docente è disponibile per consultazioni al termine di ogni lezione; consultazioni con il docente in persona o attraverso la piattaforma Microsoft Teams possono inoltre essere concordate in altri orari. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame prevede una prova scritta e una prova orale, entrambe obbligatorie. La prova scritta ha una durata di 3 ore ed è costituita da 2 esercizi e di una domanda aperta. Gli esercizi riguardano l’analisi e il progetto di un sistema di controllo a tempo continuo. La domanda aperta richiede l’esposizione schematica di un argomento trattato durante il corso. Lo scopo della prova scritta è quello di verificare la comprensione dei vari strumenti di analisi e progetto trattati nel corso e la capacità di saper presentare e organizzare i risultati in modo sintetico e chiaro. La prova orale si svolge, di norma, qualche giorno dopo lo svolgimento dell’esame scritto. La prova orale è finalizzata a valutare il livello di comprensione degli argomenti trattati nel corso e a valutare la capacità di presentarli in modo rigoroso e chiaro. |
| Programma esteso | • Modelli di sistemi reali Esempi di modellazione di sistemi dinamici reali (sistema meccanico, termico ed elettrico). Modelli ingresso-uscita. Modelli lineari, stazionaria a dimensione finita. • Analisi dei sistemi lineari Rappresentazione ed analisi dei sistemi lineari a tempo continuo con trasformata di Laplace. Modi di un sistema lineare a tempo continuo. Stabilità. Analisi della Risposta al gradino di sistemi del primo e del secondo ordine. Risposts transitori; Risposta Permanente; Analisi della risposta ad ingressi sinusoidali, Risposta Armonica, diagrammi di Bode, diagramma di Nyquist. Modelli a poli dominanti • Sistemi Controllati Controllo a catena aperta, in retroazione, a compensazione dei disturbi, in avanti. Proprietà dei sistemi a retroazione: funzioni di sensitività e sensitività alle variazioni parametriche, reiezione dei disturbi, miglioramento del comportamento dinamico, effetti del rumore di processo e di misura. • Analisi di sistemi in retroazione Stabilità dei sistemi in retroazione e condizioni generali nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Criterio di Routh, criterio di Nyquist nei sistemi tempo continuo. Margini di stabilità, Stabilità condizionata ed in condizioni perturbate. Errore a regione e tipo di sistema. • Analisi con il Luogo delle Radici Luogo delle radici per l'analisi dei sistemi tempo continuo. Regole di tracciamento del luogo delle radici. Studio degli effetti del movimento di poli e zeri. Impiego del luogo delle radici alla stabilizzazione ed alla sintesi. • Specifiche nei sistemi di controllo e Sintesi del controllore nel dominio delle frequenza Specifiche e fedeltà di risposta statica e dinamica. Traslazione specifiche dal dominio del tempo al dominio della frequenza. Impostazione generale del problema della sintesi dei sistemi di controllo. Progetto nel dominio della frequenza del regolatore con metodi grafici tramite diagrammi di Bode. • Elementi di Programmazione in Matlab al fine di comprendere saper replicare i vari esempi simulativi presentati nel corso. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile |