Ldc home.jpg Luca De Cicco
Assistant Professor (RTD-B), PhD

Fondamenti di Automatica (Modulo 1)

Ingegneria dei Sistemi Medicali 2018/2019
Ingegneria Informatica e dell'Automazione (A-L) A.A. 2018/2019
Ingegneria Informatica e dell'Automazione (A-K) A.A. 2017/2018

Programma del corso

  • Concetti introduttivi: introduzione ai controlli automatici. Definizione di sistema, segnali, ingressi e uscite. Orientazione di un modello. Esempi. Variabili manipolabili (ingressi) e non manipolabili (disturbi). Gli obiettivi di un sistema di controllo. Il segnale di riferimento. Il segnale di errore. Il problema del controllo e della regolazione. Introduzione alle tecniche di controllo di base: il controllo in anello aperto e in anello chiuso. Esempi. I componenti fondamentali di un sistema di controllo in retroazione: filtro di ingresso, comparatore, controllore, attuatore, trasduttore e processo.
  • Introduzione alla modellistica: Tassonomia dei modelli matematici. Sistemi statici e sistemi dinamici. La proprieta' di causalita'. Sistemi lineari e non-lineari. Sistemi tempo-varianti e tempo-invarianti. Modelli matematici di sistemi elementari: sistemi meccanici, sistemi elettrici, sistemi idraulici, sistemi termici. Linearizzazione di un sistema non lineare attorno al punto di equilibrio (Esempio sistema idraulico). Sistemi lineari tempo invarianti (LTI): equazioni differenziali a coefficienti costanti. Evoluzione libera e evoluzione forzata. Problema delle condizioni iniziali.
  • Trasformata di Laplace: I segnali canonici. La trasformata di Laplace e sue proprietà. L'integrale di convoluzione. Procedimenti di antitrasformazione. Applicazione della L-trasformata alla soluzione delle equazioni differenziali.
  • Algebra degli schemi a blocchi: Interconnessioni notevoli: blocchi in cascata, in parallelo e in retroazione. Spostamento dei nodi sommatori. Spostamento di un punto di prelievo di segnale. Esempi.
  • Esempi di modelli di sistemi LTI nel campo della variabile complessa. Le reti elettriche di controllo: rete integratrice, derivatrice, ritardatrice, anticipatrice, ritardo-anticipo. Il motore elettrico in c.c. pilotato in armatura. Sistemi termici.
  • Analisi nel dominio della variabile complessa. Espressione canonica della risposta libera e ruolo delle condizioni iniziali. La risposta forzata e la funzione di trasferimento (f.d.t.): forme canoniche della f.d.t., poli e zeri, costanti di tempo. Legame tra la mappa dei poli e zeri e l'andamento della risposta all'impulso. Modi di evoluzione. Risposte ai segnali canonici (impulso, gradino e rampa) dei sistemi di primo e secondo ordine. Influenza di uno zero reale sulla risposta indiciale di un sistema del secondo ordine. Risposte dei sistemi di ordine superiore e criteri di dominanza. Specifiche nel dominio del tempo.
  • Stabilità. Definizioni e teoremi fondamentali sulla stabilità. Stabilità BIBO. Lemma e criterio di Routh. Casi particolari. Utilizzo del criterio di Routh.
  • Proprietà dei sistemi in retroazione. Sistemi in retroazione ed errori in regime permanente. Classificazione dei sistemi in base al tipo. Ruolo degli ingressi. Coefficienti di errore. Il trattamento dei disturbi nei sistemi in anello aperto ed in quelli in anello chiuso. Effetto dei disturbi in relazione al punto di ingresso nell'anello di controllo. Compensazione in feedforward. Attenuazione delle variazioni parametriche. Sensibilità alle variazioni dei parametri della f.d.t. nel ramo diretto ed a quelli della f.d.t. nel ramo dì retroazione. Regole per il calcolo della sensibilità.
  • Luogo delle radici. Luogo delle radici complementare. Regole per il tracciamento del luogo. Taratura del luogo. Il luogo delle radici nei procedimenti di sintesi. Esempi.

Testi consigliati

  • P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavone, "Fondamenti di Controlli Automatici", McGraw Hill, Seconda Edizione, 2004
  • G.F. Franklin, J. D. Powell, A. E. Naeini, "Controllo a retroazione di sistemi dinamici", Volume 1, ISBN 8879592955, Edizioni EdiSES, 2004