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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091263 - TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO PER L'AERONAUTICA
Docente Magnani Gianantonio
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (469) AERONAUTICAL ENGINEERING - INGEGNERIA AERONAUTICA*AZZZZ091263 - TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO PER L'AERONAUTICA

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso è indirizzato alle tecnologie dei sistemi di controllo utilizzati nell'ambito impiantistico aeronautico, con particolare attenzione alla parte sistemistica-automatica, elettronica ed elettromeccanica degli stessi. Sono trattati i componenti principali e le architetture dei sistemi avionici di guida, attuazione e controllo: i regolatori (leggi di controllo), i sensori, gli attuatori per il controllo del movimento, largamente impiegati nei più disparati settori applicativi, i sottosistemi elettronico – informatici di controllo e potenza. Si esaminano aspetti sistemistici, funzionali e realizzativi, con cenni alle parti hardware digitale (bus dati) e software, ai criteri di scelta e di dimensionamento. E' prevista attività sperimentale con l'utilizzo di microcontrollore (Arduino) per realizzare piccoli sistemi di controllo e acquisizione dati.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

  • ha conoscenze sistemistiche e tecnologiche necessarie per la progettazione sistemistica e funzionale di sottosistemi per acquisizione dati, guida, navigazione, automazione e controllo d'impiego aeronautico e industriale
  • sa concepire, specificare, progettare e in parte realizzare sottosistemi avionici di acquisizione dati, di automazione, di guida e controllo
  • è in grado di comprendere l'architettura e il funzionamento di sistemi avionici complessi e dei relativi apparati di produzione e test, e di contribuire alla specifica sistemistica di tali sistemi e apparati
  • grazie alle competenze sistemistiche e tecnologiche acquisite è in grado di interagire proattivamente con gli specialisti hardware, software e meccanici di team di progetto e sviluppo di sistemi avionici complessi e relativi apparati di test e validazione

Argomenti trattati

Leggi, logiche e paradigmi di controllo: si approfondiscono le leggi (algoritmi) e i paradigmi di controllo di maggiore interesse applicativo. Se ne discutono le proprietà, i criteri di scelta e impiego e la taratura manuale e automatica, i limiti di prestazione imposti dalle proprietà dinamiche del sistema da controllare.

Modellistica dei sistemi di attuazione del movimento: Si descrive il principio di funzionamento e si ricavano modelli matematici dei principali componenti dei servomeccanismi di posizione elettromeccanici: motori a corrente continua e brushless, ad accoppiamento con riduttore e diretto, sensori di posizione angolare e lineare di impiego aeronautico – encoder, resolver, effetto-Hall, ecc. -, e componenti elettronici di potenza.

Controllo del movimento: Controllo di corrente, velocità e posizione. Analisi sistemistica (meccatronica) delle leggi di controllo e delle prestazioni statiche e dinamiche ottenibili, evidenziando i limiti fondamentali di prestazione e le loro cause. Aspetti implementativi relativi ad unità di controllo ed elettronica di potenza.

Architetture e componenti dei sottosistemi di controllo e attuazione: sono introdotte le architetture hardware (i principali componenti e le loro connessioni), dei sottosistemi di controllo impiegati in aeronautica. Si illustrano i sensori delle grandezze fisiche più comuni, il condizionamento dei segnali analogici e digitali per l’acquisizione in un sistema di elaborazione, le problematiche dei collegamenti analogici e del rumore da essi introdotto. Si trattano infine le comunicazioni digitali ed i principali bus dati standard (ARINC 429, MIL-STD 1553, AFDX) di impiego aeronautico.

Sono previste attività sperimentali di realizzazione di microsistemi di controllo e acquisizione dati con microcontrollore (famiglia Arduino).


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze di base di controlli automatici, in particolare relative all'analisi e sintesi dei sistemi di controllo nel dominio della frequenza. Sono altresì necessarie conoscenze elementari di elettromagnetismo ed elettrotecnica. Si tratta di contenuti previsti nelle materie di base di tutti i corsi di laurea della Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione.


Modalità di valutazione

L'esame può essere superato attraverso due prove in itinere o presentandosi a uno degli appelli stabiliti dalla Scuola. Gli appelli successivi al primo perdono memoria di eventuali valutazioni parziali e riguardano l'intero programma d'esame. In tutti i casi l’esame consisterà in uno scritto con domande ed esercizi e si terrà conto della chiarezza di esposizione.

Lo studente dovrà in sede di esame:

- essere in grado di scegliere e progettare leggi di controllo in funzione di specifiche assegnate e delle proprietà di controllabilità del sistema da controllare, riconoscerne le limitazioni fondamentali e quindi descrivere in forma analitica o grafica il comportamento del sistema controllato

- dimostrare di conoscere il principio di funzionamento dei principali sensori di grandezze fisiche d'impiego aeronautico

- dimostrare di conoscere il funzionamento dei motori elettrici e degli altri componenti dei sistemi di controllo del moto

- dimostrare di conoscere le architetture dei sistemi avionici e le principali proprietà funzionali dei relativi bus e reti dati

- essere in grado di analizzare e risolvere circuiti elettronici di condizionamento di segnali d'ingresso e uscita dei sistemi di acquisizione dati e controllo

- dimostrare di saper ideare, progettare e realizzare semplici circuiti di acquisizione dati e controllo a microcontrollore.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaAstrom Karl J. e Murray Richard M., Feedback Systems An Introduction for Scientists and Engineers, Editore: Princeton University Press, Anno edizione: 2008, ISBN: 9781400828739 http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Second_Edition
Risorsa bibliografica obbligatoriaGianantonio Magnani, Gianni Ferretti e Paolo Rocco, Tecnologie dei sistemi di controllo, Editore: McGraw-Hill Education Italy, Anno edizione: 2008, ISBN: 978-8-83-867275-0 https://www.ilovebooks.it/tecnologie-sistemi-controllo-p-1450.html

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
52:00
78:00
Esercitazione
20:00
42:00
Laboratorio Informatico
8:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
21/10/2021