Fondamenti di Automatica

Course

Material

Info

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
 

Docente: Riccardo Costanzi

RICEVIMENTO

Ufficio: Polo A - secondo piano - Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Orario: lunedì 15:00 - 17:00 o su appuntamento da fissare via email (riccardo.costanzi@unipi.it

COMUNICAZIONI

Eventuali modifiche di aula e/o orario o altre notizie verranno comunicate via mail. Gli studenti sono pregati di iscriversi al gruppo di google:
studenti_fda_lm_unipi, riportando Nome Cognome e numero di matricola.

ESAMI

Gli studenti, prima di sostenere l'esame, devono iscriversi attraverso il sito di Ateneo: 
https://esami.unipi.it/esami/findcourse.php?id=27689

MATERIALE DIDATTICO

A. Bicchi: Enciclopedia Treccani Teoria del Controllo
A. Bicchi: Appunti di Regolazione e Controllo Fondamenti di Automatica - I Parte PDFI

I testi degli esami scritti con il loro svolgimento si trovano nella sezione "Material" di questa pagina
 
Testi di riferimento:
  • Paolo Bolzern, Riccardo Scattolini e Nicola Schiavoni, "Fondamenti di controlli automatici", Mc Graw Hill.
  • Danilo Caporale, Silvia Strada, ''Automatica - Raccolta di esercizi risolti, con appendice MATLAB'', 2015, Pitagora, ISBN 88-371-1915-1

Funzioni MATLAB utilizzate: Download

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME

La verifica si articola in due prove, una scritta ed una orale.
La prova scritta (DURATA 3h) è articolata in uno o più esercizi da svolgere autonomamente, con l'uso del materiale del corso e di ogni altro materiale ritenuto utile, e con la possibilità di utilizzare SW commerciale per il progetto e la simulazione.
La prova orale consiste in una o più domande cui rispondere interagendo con la commissione. La commissione determina il voto basandosi su tutti gli elementi raccolti durante le prove.

APPELLI DI ESAME 

Ogni anno si tengono sette appelli, di cui tre nella prima sessione (Gennaio-Febbraio), tre nella seconda sessione (Giugno-Luglio), ed uno nella terza sessione (Settembre).
Il risultato di uno scritto è considerato valido all'interno della stessa sessione.
Solo in casi eccezionali da concordarsi con il docente, ed esclusivamente per studenti iscritti fuori corso, che abbiano già superato uno scritto con risultato almeno sufficiente, si potrà considerare una prova solo orale nei mesi di Novembre o Aprile. In nessun caso si terranno appelli scritti al di fuori delle tre sessioni regolari.

REGISTRO DELLE LEZIONI

Data 

Ore 

Argomento 

Dispense

SW

28/09/2016

3

Introduzione al corso e modalità di esame. Introduzione al concetto di sistema dinamico e di controllo, esempi di sistemi dinamici in tempo continuo e in tempo discreto.

2.1

 

30/09/2016

2

Introduzione all'automazione e alla robotica. Introduzione al SW MATLAB: command window, workspace, comandi base, script, function.

 

 Download

04/10/2016 2 Esercitazione con SW MATLAB. Simulazione del comportamento dinamico di alcuni dei sistemi introdotti durante la prima lezione. Sistemi dinamici TD per la simulazione. Approssimazione derivata con il metodo di Eulero in avanti. Cenno al SW Simulink

 2.1

 Download

05/10/2016 3 Modellazione di sistemi dinamici: forma normale e forma di stato. Ingressi, stati, uscite. Classificazione dei sitemi (MIMO, SISO). Proprietà dei sistemi dinamici: causalità, stazionarietà, linearità. Introduzione del sistema "carrello con pendolo inverso".

2.2
2.3

 

11/10/2016 2 Rappresentazione in forma di stato equivalente a rappresentazione in forma normale: forma canonica di controllo. Stati ed ingressi di equilibrio. 2.3

 

 

12/10/2016 3 Esercizitazione su forma canonica di controllo. Stati ed ingressi di equilibrio. Linearizzazione approssimata. Cambiamento di coordinate. Soluzioni di sistemi lineari tempo-invarianti tempo-continui. Esponenziale di matrice: definizione e proprietà. Evoluzione libera, evoluzione forzata. Esponenziali di matrici diagonalizzabili. Esponenziali di matrici diagonalizzabili in forma reale. Introduzione matrici difettive.

2.4
2.5

2.6
3.1

 
18/10/2016 2 Modellazione sistema carrello-pendolo. Equazioni in forma normale, equazioni in forma di stato. Stati di equilibrio e linearizzazione. Simulazione in ambiente MATLAB/Simulink del comportamento dinamico del sistema attravero modello completo e modelli linearizzati.  

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 Slides 

19/10/2016 3 Esponenziale di matrice difettiva con autovalori reali e con autovalori complessi. Modi sistemi LTI-TC e modi sistemi LTI-TD. Definizione di stabilità di un equilibrio e di un movimento. Definizione di stabilità di sistema LTI. Stabilità ed autovalori della matrice A. Criteri algebrici di stabilità: criterio di Routh-Hurwitz.

3.1
3.2
3.3

4.1
4.2.1

 
25/10/2016 2 Studio del sistema carrello-pendolo linearizzato nelle due configurazioni di equilibrio, analisi dei modi dei sistemi linearizzati in ambiente MATLAB-Simulink, studio della stabilità dei sistemi linearizzati.  

 Download

 Slides 

26/10/2016 3

Criteri algebrici di stabilità: criterio di Routh-Hurwitz, Equazione di Lyapunov, Criterio di Kharitonov, Criterio di Mikhailov.
Definizione della trasformata di Laplace, proprietà e derivazione dell'espressione della trasformata per alcune importanti funzioni. Trasformata della funzione impulsiva.

4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.5
5.1

 
3/11/2016 3 Funzione impulsiva e proprietà. Trasformata di alcune importanti funzioni. Teorema del valore iniziale e teorema del valore finale. Applicazione alla soluzione di ODE. Antitrasformata di Laplace. 5.1.1
5.1.2
 
9/11/2016 2 Antitrasformata di Laplace. Matrice e funzione di trasferimento. Connessione di sistemi. Risposa impulsiva. Risposta a segnali permanenti. 5.2
5.3
 
10/11/2016 3 Risposta indiciale. Uso sperimentale della risposta al gradino. Risposta indiciale per sistemi del primo ordine, sistemi del secondo ordine a poli reali e a poli complessi. Concetto ed espressione di tempo di assestamento e sovraelongazione. 5.4
5.5
 
15/11/2016 2 Risposte al gradino sistemi primo e secondo ordine con e senza zeri, ruolo degli zeri a parte reale positiva, esempi su Matlab. 5.4
5.5
5.6
 Download
16/11/2016 3 Teorema della risposta armonica, Diagrammi di Bode 5.7
6.1
 
22/11/2016 2 Esercitazione sulla costruzione dei diagrammi di Bode 6.1
6.2
6.3
 Download
23/11/2016 3 Retroazione ed effetti della retroazione: robustezza alle variazioni parametriche, reiezione dei disturbi, errore di regime per riferimenti persistenti 7.1
7.2
7.3
 
29/11/2016 2  Esercitazione sul tracciamento del diagramma di Nyquist e sugli effetti della  retroazione 6.4.2
7.1
7.2
7.3
Download
30/11/2016 3  Criterio di Nyquist e margini di stabiltà 7.4  
6/12/2016 2  Introduzione alle specifiche di progetto del controllore. Specifiche statiche e  dinamiche. Doppio anello di controllo per sistemi instabili. Approssimazione fdt in  anello chiuso come sistema del primo e secondo ordine. Relazione con margine di  fase dell'anello aperto. 

8.1
8.2
8.3

Download
7/12/2016 3  Traduzione delle specifiche sull'anello chiuso nel tempo in specifiche sull'anello  aperto nello spazio delle frequenze (per sistemi stabili in anello aperto). 8.4
8.5
 
13/12/2016 2  Esercitazione con software MATLAB (sisotool) per la progettazione di un controllore  per il soddisfacimento delle specifiche. 8.6 Download
14/12/2016 3  Luogo delle radici e suo utilizzo per progettazione controllore per sistemi instabili 9.1
9.2
9.3
 
16/12/2016 2  RECUPERO - Luogo delle radici ed esercitazione con software MATLAB (sisotool)  per progettazione controllore per sistemi instabili. 9.3 Download
20/12/2016 2  ESERCITAZIONE - Svolgimento del testo di esame del 25 luglio 2016   Download
21/12/2016 2  ESERCITAZIONE - Svolgimento del testo di esame del 30 gennaio 2015   Download

 

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Information

Exam info:

La verifica si articola in due prove, una scritta ed una orale.
La prova scritta è articolata in uno o più esercizi da svolgere autonomamente, con l'uso del materiale del corso e di ogni altro materiale ritenuto utile, e con la possibilità di utilizzare SW commerciale per il progetto e la simulazione.
La prova orale consiste in una o più domande cui rispondere interagendo con la commissione. La commissione determina il voto basandosi su tutti gli elementi raccolti durante le prove.

Ogni anno si tengono sette appelli, di cui tre nella prima sessione (gennaio-febbraio), tre nella seconda sessione (giugno-luglio), ed uno nella terza sessione (settembre).
Il risultato di uno scritto è considerato valido all'interno della stessa sessione.
Solo in casi eccezionali da concordarsi con il docente, ed esclusivamente per studenti iscritti fuori corso, che abbiano già superato uno scritto con risultato almeno sufficiente, si potrà considerare una prova solo orale nei mesi di novembre o aprile. In nessun caso si terranno appelli scritti al di fuori delle tre sessioni regolari.

Receiving times:

Ufficio: Polo A - secondo piano - Dipartimento Ingegneria dell'Informazione Orario: lunedì 15:00 - 17:00 o su appuntamento da fissare via email (riccardo.costanzi@unipi.it) 

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