17998 - CONTROLLI AUTOMATICI L

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire i principi fondamentali di funzionamento dei sistemi di controllo automatico in catena aperta ed in catena chiusa.

Vengono introdotte le tecniche elementari per:

- l'analisi delle proprietà dei sistemi dinamici lineari stazionari SISO

- la sintesi dei sistemi di controllo in retroazione con esempi relativi al controllo di assetto e di rotta di un aereo

- le modalita di utilizzo dei principali componenti (attuatori e sensori) nelle  catene di controllo.

Contenuti

1           Generalità:

–      Cenni storici. Che cos'è l'automazione

–      Concetti di manipolazione materiale e manipolazione simbolica.

–      I sistemi automatici di controllo: il controllo in catena aperta ed il controllo in retroazione.

–  Esempi di sistemi automatici di controllo: asservimenti di posizione, velocità, livelli e temperatura.

2           Modelli matematici:

–      Il problema dell'identificazione

–      Tecniche di identificazione parametrica e non parametrica.

–      Equazioni (e sistemi di equazioni) differenziali; trasformate ed antitrasformate di Laplace

–      funzione di tra­sferimento e funzione di risposta impulsiva

–      Modelli matematici dei sistemi li­neari e stazio­nari di tipo ingresso-uscita e di tipo ingresso-stato-uscita

3           Analisi  nel dominio dei tempi:

–      Stabilità: criteri di Lyapunov e di Routh

–      controllabilità e osservabilità

_      Tecniche di riduzione dell'ordine del modello

–      Errori a regime

–      Insensibilità ai disturbi ed alle variazioni dei parametri.

–      Parametri della risposta ad un ingresso a gradino

4           Sintesi nel dominio dei tempi:

–      Osservatori dello stato: l'osservatore identità e l'osservatore di ordine ridotto

–      Assegnamento dei poli

–      Luogo delle radici; esempi

–      Regolatori standard: sintesi analitica, tecniche di Ziegler e Nicols.

5           La funzione di risposta armonica:

–      Definizione; legame con la funzione di risposta impulsiva

        Rappresentazioni: diagrammi polari, diagrammi di Bode. Esempi

6           Analisi armonica:

–      Il criterio di stabilità di Nyquist per la stabilità dei sistemi in retroazione.

–      I margini di ampiezza e di fase per l'analisi del comportamento dinamico

–      Luoghi a M e a N costante, picco di risonanza e larghezza di banda.

7           Componenti dei sistemi di controllo:

–      Motori elettrici in c.c. a collettore con eccitazione indipendente e con eccitazione in serie

–      Motori elettrici in c.c. a commutazione elettronica di tipo brushless e passo-passo

–      Dispositivi di trasduzione:

        trasduttori di posizione e velocità per il controllo della meccanica di un solido

        trasduttori di portata e velocità per il controllo della meccanica di un fluido

        traduttori di temperatura

8          Esempio di sintesi dell'autopilota di un aereo:

       –      sistemi di riferimento

       –      modello matematico di un aereo

       –     autopilota per la dinamica laterodirezionale

       –      autopilota per la dinamica longitudinale.

       

Testi/Bibliografia

1)   G. Bertoni, M.E. Penati, S. Simonini: I componenti dell'automazione. Esculapio, Bologna, 2001

2)   M.E. Penati, G. Bertoni: Automazione e sistemi di controllo – Vol.I, II. Esculapio, Bologna, 2000

3)   M.E: Controlli automatici. Esercizi e test commentati e risolti. Esculapio, Bologna, 2000

Metodi didattici

Lezioni frontali con individuazione degli argomenti fondamentali del corso.

Esercitazioni inserite nello svolgimento delle parti teoriche cui si riferiscono.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova orale.

 La prova contiene una serie di domande che tendono ad accertare la conoscenza dello studente su quanto presentato a lezione. Inoltre è previsto lo svolgimento di un esercizio del tipo di quelli svolti durante le esercitazioni.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa e PC

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gianni Bertoni