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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE
Docente Ferretti Gianni
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (424) INGEGNERIA NUCLEARE* AZZZZ088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (434) INGEGNERIA INFORMATICA* AZZZZ088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (436) INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE* AZZZZ088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (473) AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING - INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE* AZZZZ088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (481) COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING - INGEGNERIA INFORMATICA* AZZZZ088869 - TECNICHE E STRUMENTI DI SIMULAZIONE

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi del corso

Obiettivo del corso è quello di approfondire i concetti relativi alla simulazione dinamica, ed illustrare l’architettura dei più diffusi strumenti software di modellistica e simulazione.
La prima parte del corso sarà dedicata ad illustrare l’approccio causale alla modellistica, su cui si basa lo strumento di simulazione forse più diffuso: Simulink.
La seconda parte del corso sarà invece dedicata ad introdurre l’approccio acausale, basato su linguaggi e strumenti di programmazione ad oggetti. In particolare, in questa seconda parte, si illustreranno le caratteristiche del linguaggio di modellazione Modelica, ormai standard “de facto” per la simulazione modulare multi dominio, e l’architettura dell’interprete più diffuso: Dymola.
Le caratteristiche degli ambienti di simulazione saranno illustrate in riferimento ad alcuni casi applicativi. Il corso è finalizzato a fornire agli allievi le competenze necessarie per affrontare problemi di modellistica e simulazione di sistemi ingegneristici complessi.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

Lezioni

1. Introduzione al corso. 
2. Approccio causale.
2.1 Sistemi ODE.
2.2 Teorema di esistenza e unicità in grande di un IVP: ipotesi.
2.3 Teorema di esistenza e unicità in grande di un IVP: tesi. 
2.4 Integrazione numerica e stabilità della soluzione di un IVP. 
2.5 Metodi elementari. 
2.5.1 Metodo di Eulero in avanti. 
2.5.2 Consistenza e convergenza. 
2.5.3 0-stabilità del metodo di Eulero in avanti. 
2.5.4 Regione di assoluta stabilità. 
2.5.5 Stiffness. 
2.5.6 Metodo di Eulero all'indietro. 
2.5.7 Metodo di Newton. 
2.5.8 Metodo del trapezio. 
2.5.9 Metodi del punto medio. 
2.6. Gestione delle discontinuità. 
2.7 Errore locale e tolleranze. 
2.8 Metodi di scelta del passo.
2.9 Metodi di ordine superiore. 
2.9.1 Formulazione generale dei metodi di Runge Kutta. 
2.9.2 Accuratezza, 0-stabilità e regione di assoluta stabilità dei metodi di Runge-Kutta. 
2.9.3 Metodi di Adams-Bashforth. 
2.9.4 Metodi di Adams-Moulton. 
2.9.5 Metodi BDF. 
2.9.6 0-Stabilità dei metodi a passo multiplo. 
2.9.7 Stabilità assoluta dei metodi a passo multiplo. 
3. Approccio acausale.
3.1 Sistemi DAE. 
3.2 Indice: esempi. 
3.3 Sistemi DAE lineari a coefficienti costanti. 
3.4 Indice e integrazione numerica.
3.5 Definizione generale di indice. 
3.6 Forme di Hessenberg. 
3.7 Metodo di partizione delle coordinate. 
3.8 Metodi BDF per sistemi DAE. 
3.9 Metodi di Runge Kutta per sistemi DAE.
4. Introduzione al linguaggio Modelica. 
4.1 Classi, connettori, ereditarietà. 
4.2 Algoritmi, funzioni e modelli ad eventi. 
4.3 Package.

5. Traduzione del codice Modelica. 

5.1 Sistema DAE ibrido.

5.2 Analisi struturale.

5.2.1 Grafi bipartiti.

5.2.2 Algoritmo di Duff.

5.2.3 Teorema di Pantelides

5.2.4 BLT reordering

5.2.5 Algoritmo di Sargent e Westerberg.

5.2.6 Algoritmo di Tarjan (cenni).

5.2.7 Tearing.

Esercitazioni

Tutte le esercitazioni verranno svolte in aula informatizzata.

1. Matlab e metodi elementari. 
2. Introduzione a Simulink.
2.1 Modello di attrito discontinuo: moto di stick-slip.
2.2 Modello di attrito continuo: simulazione dei moti di stick-slip e hunting.
2.3 Simulazione di un doppio pendolo. 
2.4 Simulazione di un motore brushless. 
3. Introduzione a Dymola. 
3.1 Simulazione di un motore brushless in Dymola.
3.2 Libreria Multibody.
3.2.1 Simulazione di una macchina utensile in Dymola. 


Note Sulla Modalità di valutazione

La valutazione sarà scritta, eventualmente integrata da una prova orale a discrezione del docente.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaUri M. Ascher, Linda R. Petzold, Computer methods for ordinary differential equations and differential-algebraic equations, Editore: SIAM, Anno edizione: 1998, ISBN: 0898714125
Risorsa bibliografica facoltativaPeter Fritzson, Modeling and simulation of technical and physical systems with Modelica, Editore: IEEE Press, Anno edizione: 2011, ISBN: 9781118010686
Risorsa bibliografica facoltativaPeter Fritzson, Object-oriented modeling and simulation with modelica 2.1, Editore: IEEE Press, Anno edizione: 2004, ISBN: 0471471631
Risorsa bibliografica facoltativaFrançois E. Cellier, Ernesto Kofman, Continuous system simulation, Editore: Springer, Anno edizione: 2006, ISBN: 0387261028

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
32.0
esercitazione
18.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/11/2019