Obiettivi formativi
Il corso è concepito per fornire agli studenti i primi rudimenti di base per sviluppare e implementare dei semplici sistemi di controllo. Per questa ragione le esperienze di laboratorio saranno parte integrante delle attività formative.
In particolare il corso verterà sui seguenti punti salienti:
- Analisi delle peculiarità dei sistemi di controllo discreti
- Sviluppo di controllori mediante tecniche di discretizzazione
- Sviluppo di un sistema di controllo per un motore in corrente continua
- Sviluppo di un sistema di controllo per un pendolo inverso
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
- Implementare dei semplici sistemi di controllo tempo discreti
- Effettuare la taratura dei controllori standard PID
- Conoscere le problematiche legate allo sviluppo di controllori discreti
Prerequisiti
Il corso richiede la conoscenza preliminare di alcune nozioni di base dei Controlli Automatici quali:
- Funzioni di trasferimento
- Poli e zeri dei sistemi
- Stabilità dei sistemi
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione a Matlab (4 ore)
Introduzione a Simulink (2 ore)
Generalità sui controlli digitali (2 ore)
- I controllori in retroazione tempo discreti
- Gli attuatori e i sensori
I sistemi a dati campionati (4 ore)
- Scelta del tempo di campionamento
- I convertitori A/D e D/A
- Gli effetti dei ritardi di calcolo finiti
- Le equazioni alle differenze e le loro rappresentazioni
- La Z-trasformata
- La funzione di trasferimento discreta
I problemi dei regolatori discreti (2 ore)
- la discretizzazione, la quantizzazione, l’aliasing.
Il progetto per discretizzazione (2 ore)
- Metodo delle trasformate all’indietro
- Metodo delle trasformate in avanti
- Metodo della trasformata bilineare
- Metodo della corrispondenza poli-zeri
- Metodo dell’invarianza della risposta all’impulso
- Metodo dell’invarianza della risposta al gradino
Il motore in corrente continua (2 ore)
- Il modello elettrico
- Il modello meccanico
- La funzione di trasferimento
Controllo di un motore in corrente continua (8 ore)
- Retroazione stato ingresso
- Controllo equivalente uscita-ingresso
- Discretizzazione del controllore continuo
- Motore a corrente continua: simulazione ed esperimento
I regolatori standard discreti (5 ore)
- I PID e il loro tuning
- Gli effetti della saturazione dei segnali
- La compensazione in avanti.
- Implementazione in laboratorio
Il pendolo inverso (17 ore)
- Punti di equilibrio
- Pendolo di Furuta: modello
- Stabilizzazione equilibro superiore
- Regolazione energia
- Swing up: simulazione ed esperimento
- Implementazione in laboratorio
Programma esteso
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Bibliografia
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Metodi didattici
Il corso viene svolto mediante lezioni orali frontali accompagnate da attività pratiche svolte in laboratorio.
Modalità verifica apprendimento
Le prove di esame sono svolte in parte per iscritto e in parte come valutazione dell'attività di laboratorio.
La parte scritta coinvolge domande di teoria, ha una durata di 1h30m e prevede l'assegnazione massima di un punteggio pari a 16. Le attività di laboratorio verranno valutate in itinere e verrà loro assegnato un punteggio massimo di 16 punti. Il voto finale sarà ottenuto per somma dei singoli punteggi (punteggio massimo 32/30). Se il voto finale supera i 30/30 viene attribuita la lode.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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