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Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085905 - FONDAMENTI DI AUTOMATICA
Docente Della Rossa Fabio
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - CO (360) INGEGNERIA INFORMATICAIOLAZZZZ085905 - FONDAMENTI DI AUTOMATICA
IORAZZZZ085905 - FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Il corso si propone di presentare i contenuti di base dell'Automatica. A tale scopo, vengono presentati gli strumenti metodologici propri della Teoria dei Sistemi e dei Controlli Automatici, corredandoli con esempi sia numerici che ispirati a casi concreti. Si studia la classe dei sistemi dinamici a tempo continuo, con particolare riferimento ai sistemi lineari invarianti. Si svolge l'analisi di tali sistemi sia nel dominio del tempo che in quello delle frequenze. Viene poi analizzato il ruolo della retroazione e si studiano la stabilità e le prestazioni dei sistemi retroazionati. Si definiscono i requisiti di un sistema di controllo e viene illustrata una metodologia di progetto di controllori automatici. Si illustrano infine i principali tipi di regolatori industriali e le problematiche relative alla realizzazione di sistemi di controllo digitale. L'obiettivo finale del corso è quello di fornire agli allievi gli strumenti concettuali e operativi necessari per l'analisi e la progettazione di sistemi di controllo.

 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

1. Introduzione ai problemi di controllo. Il problema del controllo. Progetto del controllore. Controllo in anello aperto e anello chiuso. Architetture e componenti dei sistemi di controllo. Strumentazione.
2. Sistemi dinamici a tempo continuo.
Introduzione ai sistemi dinamici. Rappresentazione di stato. Scelta delle variabili di stato. Ordine. Movimento. Equilibrio. Sistemi dinamici lineari invarianti. Movimento libero e forzato. Sovrapposizione degli effetti. Sistemi non lineari: linearizzazione.
3. Stabilità
. Stabilità di movimenti ed equilibri. Stabilità dei sistemi lineari invarianti. Criteri di stabilità. Criterio di Routh. Stabilità degli stati di equilibrio di sistemi non lineari.
4. Analisi nel dominio delle trasformate
. Trasformata di Laplace. Sviluppo di Heaviside. Funzione di trasferimento. Risposte a segnali canonici. Approssimazione a poli dominanti. Schemi a blocchi: collegamenti in serie, parallelo e retroazione. Stabilità di schemi a blocchi.
5
. Risposta in frequenza. Definizione di risposta in frequenza e proprietà. Connessioni con la funzione di trasferimento. Rappresentazioni grafiche della risposta in frequenza: diagrammi polari e di Bode. Ritardo unitario. Interpretazione dei sistemi dinamici come filtri.
6.
Analisi dei sistemi retroazionati. Introduzione ai sistemi retroazionati. Stabilità di sistemi retroazionati. Criterio di Nyquist con estensioni. Robustezza della stabilità: margine di fase e margine di guadagno. Criterio di Bode. Analisi delle prestazioni di sistemi retroazionati: analisi dinamica (pulsazione naturale e smorzamento dei poli dominanti), analisi statica (segnali canonici e sinusoidali).
7. Progetto del regolatore.
Introduzione al problema di progetto. Requisiti dei sistemi di controllo: stabilità, precisione statica e dinamica, insensitività ai disturbi, robustezza. Introduzione al progetto di regolatori basato sul criterio di Bode e di compensatori. Progetto per sistemi a fase minima. Progetto per sistemi a fase non minima.
8. Controllori industriali standard.
Regolatori PID: problemi realizzativi e metodi di taratura. Regolatori a relè. Controllo logico e controllori PLC.
9. Segnali e sistemi a tempo discreto.  Introduzione a segnali e sistemi a tempo discreto. Sistemi dinamici lineari a tempo discreto. Equilibrio e stabilità. Trasformata Zeta. Funzione di trasferimento.
10. Controllo digitale. Struttura e descrizione dei sistemi di controllo digitale (convertitori A/D e D/A). Scelta del periodo di campionamento. Realizzazione digitale di regolatori analogici. Progetto diretto a tempo discreto (metodo di Ragazzini).
 

Modalità di erogazione

Il corso prevede lezioni ed esercitazioni in aula.

 

Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze elementari di analisi matematica e geometria, con particolare riferimento ad operazioni sui numeri complessi, al calcolo differenziale e integrale, alle equazioni differenziali lineari e all'algebra delle matrici. Sono utili anche conoscenze di base di meccanica, termodinamica ed elettrotecnica, per una migliore comprensione dei modelli di semplici sistemi fisici e di circuiti elettrici elementari, che vengono impiegati negli esempi.


Note Sulla Modalità di valutazione

L'esame consiste in una prova scritta.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaL. Piroddi, Dispense del corso di Fondamenti di Automatica http://home.deib.polimi.it/piroddi/fda.html#lez
Note:

Le dispense del corso saranno messe progressivamente a disposizione durante il semestre.

Risorsa bibliografica obbligatoriaP. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788838664342
Note:

3a edizione

Risorsa bibliografica obbligatoriaP. Bolzern, N. Schiavoni, Elementi di Automatica - Esercizi, Editore: Masson, ISBN: 88-408-1066-8
Risorsa bibliografica obbligatoriaG. Guardabassi, P. Rocco, Esercizi di controlli automatici, Editore: Pitagora Editrice Bologna, Anno edizione: 1998, ISBN: 88-371-1014-6
Risorsa bibliografica facoltativaS. Rinaldi, C. Piccardi, I sistemi lineari: teoria, modelli, applicazioni, Editore: CittàStudi Edizioni, Anno edizione: 1998, ISBN: 8825172176
Risorsa bibliografica facoltativaG. Marro, Controlli Automatici, Editore: Zanichelli Editore, Anno edizione: 2004, ISBN: 88-08-08839-1
Note:

5a edizione

Risorsa bibliografica facoltativaE. Fornasini, G. Marchesini, Appunti di teoria dei sistemi, Editore: Libreria Progetto, Padova, Anno edizione: 2011, ISBN: 9788896477328
Risorsa bibliografica facoltativaN.S. Nise, Controlli automatici, Editore: CittàStudiEdizioni, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788825173789

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
60.0
esercitazione
40.0
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 libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
27/09/2020