logo
Aerospace Engineering - Fondamenti di Automatica

Fondamenti di Automatica


Synthetic program:

dopo un'introduzione in cui si definisce, anche attraverso esempi, il problema di controllo, viene dedicato ampio spazio allo studio dei sistemi dinamici: formalizzata la nozione di sistema dinamico nel dominio del tempo, si definiscono concetti fondamentali quali le variabili di stato, la linearita' del sistema, il movimento, l'equilibrio e la linearizzazione nell'intorno di un equilibrio. Si studiano quindi le proprieta' strutturali (stabilita' e alcuni cenni su controllabilita' e osservabilita'). Successivamente si introducono le trasformate di Laplace e Fourier: sulla base di questi strumenti matematici, si descrivono i sistemi dinamici lineari in termini di funzioni di trasferimento, discutendo in particolare la stabilita' dei sistemi e le relazioni esistenti tra zeri e poli della funzione di trasferimento e le risposte temporali. Lo studio dei sistemi dinamici si completa con l'analisi della risposta in frequenza, comprensiva del tracciamento dei diagrammi di Bode. Dopo aver fornito gli elementi per la risoluzione degli schemi a blocchi si passa allo studio dei sistemi di controllo retroazionati, in termini di stabilita', prestazioni dinamiche e prestazioni statiche. Si sviluppa in dettaglio il progetto di controllori nel dominio della frequenza, con particolare riferimento ai controllori industriali (PID). Si discutono anche l'analisi e la sintesi del sistema di controllo con il metodo del luogo delle radici. La teoria dei sistemi a tempo discreto, brevemente sviluppata nel corso, e' propedeutica all'ultima parte, in cui si discutono proprieta' principali e criteri di progetto dei sistemi di controllo digitale. Si presentano in particolare le metodologie per la realizzazione digitale di un controllore analogico.

Introduzione.
Il problema di controllo: formulazione ed esempi. Controllo in anello aperto e in anello chiuso. Strumentazione.

Sistemi dinamici nello spazio di stato.
Ruolo dell'analisi dinamica. Modelli di sistemi elementari. Definizione di sistema dinamico: variabili di ingresso, stato e uscita. Movimento ed equilibrio. Sistemi lineari e stazionari. Moto libero e moto forzato: formula di Lagrange e principio di sovrapposizione degli effetti. Linearizzazione.

Proprietà strutturali dei sistemi dinamici.
Stabilità: definizione alla Lyapunov. Stabilità nei sistemi lineari e stazionari: criterio degli autovalori e criterio di Routh. Stabilità dei punti di equilibrio nei sistemi non lineari: linearizzazione. Cenni a raggiungibilità (controllabilità) e osservabilità.

Sistemi dinamici nel dominio delle trasformate.
Trasformate di Laplace e di Fourier. Legami tra le due trasformate. Definizione di funzione di trasferimento. Poli, zeri, guadagno. Calcolo delle risposte temporali. Risposte canoniche di sistemi del 1° e del 2° ordine.

Risposta in frequenza.
Risposta sinusoidale. Risposta in frequenza: definizione, significato e legame con la funzione di trasferimento. Rappresentazione grafica della risposta in frequenza: diagrammi cartesiani (di Bode) e polari (di Nyquist). Azione filtrante dei sistemi dinamici: modifica del contenuto armonico dei segnali.

Schemi a blocchi.
Schemi in cascata, in parallelo e retroazione. Stabilità degli schemi di interconnessione.

Analisi dei sistemi di controllo.
Stabilità: criterio di Nyquist e criterio di Bode. Prestazioni dinamiche: banda passante e smorzamento dei transitori. Moderazione del controllo. Prestazioni statiche: errore a transitorio esaurito.

Progetto del controllore nel dominio della frequenza.
Sintesi dei sistemi di controllo lineari a tempo continuo: progetto statico e progetto dinamico. Controllori PID. Compensatore del disturbo.

Luogo delle radici.
Regole di tracciamento. Uso nell'analisi e nel progetto del controllore. Controllo di sistemi instabili.

Segnali e sistemi a tempo discreto.
Rappresentazioni di stato. Sistemi lineari. Equilibrio e movimento. Stabilità. Linearizzazione. Trasformata Zeta. Funzione di trasferimento. Cenni all’analisi in frequenza.

Controllo digitale.
Campionamento e tenuta. Sistemi di controllo digitale: scelta del periodo di campionamento. Realizzazione digitale di regolatori analogici.

Lecture Notes

Complete course:

Type File name Year
Handwritten notes Complete course notes 2019/2020
Digital notes Schema appunti V1 2018/2019
Digital notes Schema appunti V2 2018/2019

Divided by topic:

Type File name Year
File not available...

Other:

Type File name Year
Digital notes Formulas 2018/2019

Exercises

Complete course:

Type File name Year
Handwritten notes Complete exercises 2019/2020
Handwritten notes Collection of exercises 2018/2019

Divided by topic:

Type File name Year
File not available...

Other:

Type File name Year
File not available...

Exams

First partial exam:

Type Date
Text and solution 17/04/2019
Text and solution 27/04/2018
Text and solution 26/04/2017
Text 03/05/2016
Solution 03/05/2016
Text and solution 05/05/2015
Text 06/05/2014
Solution 06/05/2014
Text and solution 02/05/2012
Text and solution 04/05/2011
Text and solution 06/05/2010
Text and solution 04/05/2009
Text and solution 04/05/2009

Second partial exam:

Type Date
Text and solution 17/06/2019
Text and solution 25/06/2018
Text 06/07/2017
Solution 06/07/2017
Text 01/07/2016
Solution 01/07/2016
Text 29/06/2015
Solution 29/06/2015
Text 30/06/2014
Solution 30/06/2014
Text 27/06/2013
Solution 27/06/2013
Text and solution 28/06/2012
Text and solution 30/06/2011
Text and solution 30/06/2010
Text and solution 06/07/2009

Full exam:

Type Date
Text 11/09/2019
Text 04/07/2019
Text 30/01/2019
Text 09/01/2019
Text 05/09/2018
Text 13/07/2018
Text 23/02/2018
Text 12/02/2018
Text 05/09/2017
Text 24/07/2017
Text 09/02/2017
Text 23/09/2016
Text 07/09/2016
Text 18/07/2016
Text 01/03/2016
Text 10/02/2016
Text 28/09/2015
Text 03/09/2015
Text 17/07/2015
Text 04/03/2015
Text 11/02/2015
Text 23/09/2014
Text 02/09/2014
Text 18/07/2014
Text 07/03/2014
Text 17/02/2014
Text 26/09/2013
Text 10/09/2013
Text 11/07/2013
Text 01/02/2013
Text 25/09/2012
Text 11/09/2012
Text 12/07/2012
Text 27/02/2012
Text 06/09/2011
Text 14/07/2011
Text 17/06/2011
Text 28/01/2011
Text 23/09/2010
Text 12/07/2010

Oral exam:

Type Date
File not available...

Multiple choice test:

Type Date
File not available...

Other:

Other

Laboratory:

Projects:

File name Year
File not available...

Presentations:

File name Year
File not available...

Collections of notes, exercises or exams:

File name Year
File not available...

Tables:

File name Year
File not available...

Etc:

File name Year
File not available...

Live

Quick daily notes, exercises and audio recordings. Files will be approved on priority but deleted after 365 days. 2 points will be assigned by default.

Quick contents:

File name Date
File not available...