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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091092 - CONTROLLI AUTOMATICI A
Docente Rocco Paolo
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (2 liv.)(ord. 509) - BV (182) INGEGNERIA MECCANICA* AZZZZ075798 - CONTROLLI AUTOMATICI PER LA MECCATRONICA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (430) INGEGNERIA MECCANICA* AZZZZ091136 - CONTROLLI AUTOMATICI B
091092 - CONTROLLI AUTOMATICI A

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi e contenuti del corso

 

Obiettivo del corso è fornire allo studente la preparazione culturale e gli strumenti operativi per la comprensione e la progettazione dei sistemi di controllo automatico, con particolare riferimento ai sistemi meccatronici. Dopo alcuni complementi e approfondimenti di teoria dei sistemi, si affronterà il problema di progetto del controllore sia nel dominio della frequenza, sia nel dominio del tempo. Particolare rilievo verrà dato al ruolo della retroazione nel determinare le prestazioni dinamiche e statiche del sistema di controllo. Si discuterà quindi, sulla base anche di elementi di teoria dei sistemi a tempo discreto forniti nel corso, la realizzazione del regolatore in tecnologia digitale.

Le metodologie dei controlli automatici verranno successivamente applicate al problema del controllo del moto e in particolare alla pianificazione e al controllo in anello chiuso del movimento nei servomeccanismi di posizione. Come caso applicativo notevole si considererà il controllo di manipolatori robotici. La presentazione di alcuni aspetti delle tecnologie elettroniche dei sistemi di controllo (riferiti in particolare al trattamento di segnali analogici e digitali) fornirà un utile complemento alla preparazione in campo meccatronico. Si darà infine enfasi agli aspetti informatici del sistema di controllo, illustrando le architetture hardware/software più comuni, le reti di comunicazione, il controllo logico (PLC) e i sistemi real-time ed embedded.

 

Descrizione degli argomenti trattati

 

Complementi di automatica: Richiami sui sistemi dinamici. Sistemi lineari tempo invarianti: movimento ed equilibrio. Cambiamento di variabili di stato. Proprietà strutturali dei sistemi dinamici lineari tempo-invarianti: stabilità, raggiungibilità e osservabilità. Richiami sulle funzioni di trasferimento. Realizzazione in variabili di stato.

Progetto del controllore nel dominio della frequenza: Richiami sulla risposta in frequenza dei sistemi dinamici. Specifiche di un sistema di controllo. Stabilità e prestazioni di un sistema di controllo. Progetto del regolatore a struttura libera. Compensazione dei disturbi. Regolazioni in cascata. Regolatori industriali. Progetto del regolatore con il luogo delle radici.

Progetto del controllore nel dominio del tempo: Assegnamento degli autovalori con retroazione dello stato. Stima dello stato da misure di ingresso e uscita. Assegnamento degli autovalori con retroazione dell’uscita. Principio di separazione. Inseguimento del riferimento: regolazione a zero dell’errore e uso di elementi in feedforward.

Segnali e sistemi a tempo discreto: Rappresentazioni di stato. Sistemi lineari. Equilibrio e movimento. Stabilità. Trasformata Zeta. Funzione di trasferimento.

Controllo digitale: Conversione analogico/digitale: il problema del campionamento. Aliasing. Formula di Shannon. Conversione digitale/analogico: mantenitori. Sistemi di controllo digitale. Scelta del periodo di campionamento. Discretizzazione della legge di controllo.

Schemi classici di controllo del moto: Pianificazione della traiettoria: moto punto a punto e su percorso assegnato (metodo delle spline). Scalatura della traiettoria. Controllo del servomeccanismo con schemi P/PI (posizione/velocità): tarature nominali, ruolo della elasticità, controllo lato carico, limiti di prestazione. Aspetti realizzativi nei controllori industriali (forme standard, tecniche anti-windup). (Non presente nel corso CONTROLLI AUTOMATICI B - 6 CFU)

Schemi avanzati di controllo del moto: Filtri notch. Osservatore del disturbo di coppia. Controllo del servomeccanismo basato su assegnamento degli autovalori. Input shaping. (Non presente nel corso CONTROLLI AUTOMATICI B - 6 CFU)

Elementi di robotica industriale: Modelli cinematici e dinamici. Pianificazione del moto nello spazio dei giunti e nello spazio operativo. Controllo del moto: controllo indipendente dei giunti. (Non presente nel corso CONTROLLI AUTOMATICI B - 6 CFU)

Tecnologie elettroniche per il controllo: Collegamenti di massa e accoppiamenti. Amplificatori operazionali. Ingressi e uscite analogici e digitali in un sistema di elaborazione (collegamenti, isolamento, condizionamento, filtraggio, conversione). (Non presente nel corso CONTROLLI AUTOMATICI B - 6 CFU)

Tecnologie informatiche per il controllo: Architetture hardware/software di controllo. Reti di comunicazione: Ethernet e fieldbus. Controllori logici programmabili (PLC): linguaggio ladder diagram. Sistemi real-time e sistemi embedded. (Non presente nel corso CONTROLLI AUTOMATICI B - 6 CFU)

 


Note Sulla Modalità di valutazione

Organizzazione del corso e modalità di verifica

 

L’esame consisterà in una prova scritta, integrata, a discrezione del docente, da un colloquio. Costituirà elemento di giudizio anche la valutazione di un elaborato svolto singolarmente dagli studenti su un tema assegnato con l’ausilio di strumenti di calcolo e simulazione.


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
66.0
esercitazione
23.0
laboratorio informatico
10.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
20.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
22/02/2020