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Insegnamento di Fondamenti di Controlli Automatici  a.a. 2017-2018

Corso di laurea triennale di Ingegneria Informatica

 

 

 

 

Programma del Corso


  1. INTRODUZIONE

    1. Ingressi, uscite e disturbi. Controllo in catena aperta e catena chiusa. Esempi: controllo di temperatura e controllo di velocita'.

     

  2. ANALISI DEI SISTEMI DI CONTROLLO

    1. Modelli descritti da una equazione differenziale a coeffecienti costanti. Analisi nel dominio della frequenza. Cenni sulla trasformata di Laplace. Formula di derivazione per la traformata di Laplace. Soluzione dell'equazione differenziale a coeffecienti costanti tramite le Laplace trasformate. Risposta libera e risposta forzata. Risposta impulsiva. Andamento delle soluzioni esponenziali. La funzione di trasferimento. Schemi a blocchi e loro manipolazione.
    2. Modelli ottenuti da reti elettriche. Modelli di reti con l'amplificatore operazionale. Equazione del moto di sistemi meccanici traslatori e rotatori. Esempio di sistema non lineare: il pendolo inverso. Sistemi elettromeccanici: il motore in continua e suo schema a blocchi.
    3. Stabilita' dei sistemi lineari. Stabilita' ingresso uscita: stabilita' BIBO e stabilita' BIBO uniforme. Caratterizzazione della stabilita' BIBO in termini della risposta impulsiva. Caratterizzazione della stabilita' BIBO in termini della funzione di trasferimento nel caso razionale: relazione tra stabilita' BIBO e posizione dei poli della funzione di trasferimento. Criterio di stabilita'. Regola di Cartesio. Criterio di Routh e tabella di Routh.
    4. Risposta ai segnali sinusoidali. Risposta in frequenza di un sistema. Risposta al gradino e guadagno in continua. Blocchi elementari: blocco derivatore e blocco integratore. Sistemi del primo ordine e concetto di costante di tempo. Esempio sui poli e zeri dominanti. Sistemi del secondo ordine. Risposta al gradino dei sistemi del secondo ordine. Sovraelongazione, tempo di assestamento, tempo di salita. Risposta al gradino, alla rampa, alla rampa parabolica, ecc. Comportamento della risposta per tempi piccoli.
    5. Controllo in retroazione di sistemi. Esempio di controllo del motore in continua. Effetti della retroazione. Sensibilita' alle variazioni parametriche. Reiezione ai disturbi. Effetto sulla stabilita'. Comportamento a regime ed effetto dei poli nell'origine. Tipo di un sistema. Comportamento in transitorio.
    6. Cenni sul controllo digitale.
    7. Il luogo delle radici. Luogo positivo e luogo negativo. Regole per il tracciamento del luogo. Numero dei rami e simmetria. Comportamento limite e asintoti. Tracciamento del luogo sull'asse reale. Punti doppi del luogo. Angoli di uscita dai poli e dagli zeri. Attraversamento asse immaginario.
    8. Rappresentazione grafica delle funzioni di trasferimento. Diagramma di Bode. Scale logaritmiche nelle ascisse e ordinate del diagramma di Bode. Regole per il tracciamento del diagramma di Bode. Diagramma di Bode delle funzioni elementari. Diagramma asintotico dei moduli e delle fasi. La formula di Bode. Funzioni di trasferimento a fase minima. Diagrammi di Nyquist. Tracciamento a partire dal diagramma di Bode.
    9. Criterio di Nyquist. Il principio dell'argomento (Dimotrazione facoltativa). Criterio di Nyquist nei casi non critici. Soluzione del caso critico corrispondente alla presenza di poli sull'asse immaginario. (Facoltativo: metodo alternativo per la soluzione dei casi critici attraverso la variazione di fase al finito). Cenni al criterio di Nyquist per sistemi con ritardo. Margini di stabilita': margine di fase e di ampiezza. Interpretazione dei margini di stabilita' in termini di robustezza rispetto a variazioni di guadagno e a presenza di ritardi nella catena di retroazione.

  3. SINTESI DEI SISTEMI DI CONTROLLO

    1. Regolatori standard PID.
    2. Metodi classici di sintesi per tentativi dei sistemi di controllo a retroazione. Specifiche di controllo: errore a regime, prontezza, capacita' smorzante, insensibilita' alle variazioni parametriche e ai disturbi. Specifiche nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza e loro relazioni empiriche.
    3. Metodo di Bode. Passaggio tra le specifiche di partenza alle specifiche in catena aperta. Tipo, margine di fase e pulsazione di attraversamento. Ottenimento delle specifiche in catena aperta. Reti correttrici: rete anticipatrice, rete ritardatrice, rete ritardatrice e anticipatrice o a sella. Uso delle reti correttrici.

Testi consigliati


  • S. Zampieri, Dispense del corso (Libreria Progetto o disponibili online http://www.dei.unipd.it/~zampi/dispensa).
    dispense delle lezioni 
  • R.C. Dorf, R.H. Bishop, Controlli Automatici, Pearson, 2010.
    R.C. Dorf, R.H. Bishop, Controlli AUtomatici, Pearson, 2010.

 

 

Della dispensa non fanno parte del programma:

Del capitolo "Modelli descritti da equazioni differenziali" sono esclusi

Cap. 1.6    Il modello di stato

Cap. 1.6.1 Soluzioni del modello di stato lineare

Cap. 1.6.2 Linearizzazione di un sistema nonlineare

Del capitolo "Modellizzazione dei sistemi fisici" sono esclusi

 

Esempi 1.3 e 1.4

Cap. 1.2.2 Circuiti elettrici con transistor

Del Capitolo "Metodo del luogo delle radici" sono esclusi

la dimostrazione formale della Regola 2 e giustificazione intuitiva semplificata della regola 2. Regola 2’. Regola 6. Cap. 1.3 e 1.4.

Cap. 8.1.2 Dimostrazione del teorema 8.1. Del Cap. 8.1.5    Analisi dei casi critici e' trattato solo il caso 1A.

Cap. 8.1.6 Criterio di Nyquist: un metodo alternativo per la soluzione dei casi singolari

Cap. 8.2 Il criterio di Nyquist per sistemi con funzioni di trasferimento non razionali e per sistemi con ritardo

Cap. 8.3.1 Interpretazione del margine di guadagno e di fase

Cap. 9.3    Sistemi passa tutto

Cap. 9.4    Sistemi a fase minima e formula di Bode

 


Le slides della prima lezione sono scaricabili qui (Download).

Nella prime due lezioni delle queste dispense c'e' una breve introduzione ai numeri e alle funzioni complesse (Download).

In queste slides potete trovare complementi ed esempi sulla trasformata di Laplace e sul metodo basato sulle trasformata di Laplace per determinare le soluzioni di equazioni differenziali (Download).

Qui potete trovare esercizi su trasformate di Laplace e soluzioni di equazioni differenziali (Download).

 

Ulteriore materiale utile puo' essere trovato nelle pagine dedicato ai corsi di Controlli automatici  per il corso di laurea in Ingegneria dell'Informazione e di Fondamenti di Automatica per i corsi di laurea in Ingegneria Elettronica e Biomedica. Altro materiale utile puo' essere trovato nel sito http://www.dei.unipd.it/~zampi/controlli

 

 

Date degli scritti e dei compitini



scritto
primo compitino  26/3/2018 ore 8.30 aule B, K, V
secondo compitino  23/4/2018 ore 8.30 aule B, K, V
terzo compitino e
primo appello sessione estiva
 5/6/2018 ore 9.00 aule A, B, K, V
secondo appello
sessione estiva
 19/7/2018 ore 14.00 aule A, B
terzo appello
sessione autunnale
 12/9/2018 ore 14.00 aula A
quarto appello
sessione invernale
???

 

 

Testo e soluzioni del compitino del 17/4/2014 (Download).


Testo e soluzioni del compitino del 6/6/2014 (Download).


Testo e soluzioni del compito del 16/6/2014 (Download).


Testo e soluzioni del compito del 30/6/2014 (Download).


Testo e soluzioni del compito del 25/8/2014 (Download).

 

Testo e soluzioni del compito del 23/2/2015 (Download).

 

Testo e soluzioni del compitino del 23/4/2015 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 11/6/2015 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 16/6/2015 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 1/9/2015 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 4/4/2016 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 9/5/2016 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 17/6/2016 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 21/7/2016 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 3/4/2017 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 8/5/2017 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 22/6/2017 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compito del 17/7/2017 (Download). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 26/3/2018 (Download). 

 

 

Risultati del primo compitino

1117166 ARCA EMANUELE 25,4
1139703 BALZAN PIETRO insuff
1141232 BARBIERO RICCARDO 18,5
1120221 BASTIANELLO RICCARDO 29,5
1137118 BENEDETTI MATTEO 23,2
1140591 BERNO FILIPPO 20,4
1098624 BERTOLINI ENRICO 25,1
1122405 BIRRO NICOLA 20,2
1140523 BONAN LUDOVICO 15,5
1171701 BOSCOLO CONTADIN LUCA insuff
1136513 BRAZZALE NICOLA 31,0
1136704 BRUNELLO ALESSANDRO 18,0
1140477 CARLESSO EDDY 19,2
1139236 CARLI VITTORIO insuff
1136726 CAROLLO GIOVANNI 25,6
1138323 CAROTTA STEFANO 19,0
1094033 CARTURAN LUCA 17,7
1136931 CASTAGNA ELISA 20,4
1141316 CASTAGNARO EMANUELE insuff
1149883 CAVINATO STEFANO insuff
1114175 CECCATO ANDREA 19,5
1101013 CECCHIN ALESSANDRO 13,0
1113729 CENCINI AURA 26,1
1139015 CERVO NICOLÒ 30,8
1136902 CHANDER NIKHIL PARTAP
15,5
1114387 CHELARU IONUT BOGDAN 21,6
1141500 CODOGNO ALICE 13,1
1182206 COLOMO I GUILERA LLUIS 20,7
1122417 DAL BELLO NICOLA 23,4
1140979 DE TOGNI ELIA 17,0
1099898 DI SIMONE ALESSIO 24,9
1137355 DOLCI LUCA 29,5
1147634 DORIA ALVISE insuff
1070996 FACIN MARCO LUDOVICO insuff
1113225 FASAN GIOVANNI 21,4
1114497 FERREIRA MAGALHAES JOSÉ ELIAS 14,5
1136211 FINOTTO FEDERICO insuff
1121735 FOGAGNOLO DAVIDE 26,4
1118236 FRISO LUCA insuff
1139389 FURLAN GIOVANNI 19,4
1118490 GAZZIERO LUCA insuff
1142797 GEMIN LEONARDO 18,0
1114668 GEREMIA MARCO insuff
1139185 GHEDIN FILIPPO 24,6
1138843 GHEDIN ROBERTO insuff
1138075 GHION DAVIDE 21,9
1140508 HOQUE WASIM 13,0
1005715 ILII STEFAN insuff
1140769 IOSIF VLAD 26,9
1116596 LARESE SAMUELE 21,6
1142364 LEO CARLO 16,3
1139815 LEVORATO NICOLA 31,2
1154989 LIONETTI DAVIDE 14,1
1116892 LISSANDRON FRANCESCO 16,5
1142798 MAGGIOLO NICOLA 26,6
1140432 MAGUOLO FRANCESCO 24,4
1167309 MANILIA GIANNI ANTONIO 18,9
1113984 MANTOVAN LORENZO 18,9
1067980 MARZOTTO SAMUELE 17,0
1029087 MASCOTTO MATTEO insuff
1138799 MAZZUCATO NICOLÒ 23,4
1142284 MENGATO ALBERTO insuff
1119855 MICHELOTTO FEDERICO 20,4
1099961 MICHIELON ANDREA 29,0
1100609 MILIA MIKELE 30,5
1139048 MILOVANOVIC DANIJEL 19,2
1137465 MOLINARO ANDREA insuff
1139047 MOROLDO LUCA 26,6
1138833 NALETTO RICCARDO insuff
1120032 NASSAR ISRAA 14,5
1140536 NIANG ARAME 24,3
1142094 NICHELE DEVIS 21,1
1166028 OMETTO RICCARDO insuff
1143095 PACHERA AMEDEO 30,0
1067959 PAGANINI MATTEO insuff
1113834 PAIUSCO ALBERTO 22,1
1141177 PHAM FRANCESCO 26,9
1101107 PICCOLO FRANCESCO 20,5
1143259 PIETROBON ANDREA 13,5
1114398 PIVA GIOVANNI 22,4
1167997 PIVATO SANDY insuff
1139614 POPA FLORIN ROBERT insuff
1140680 PORRO THOMAS insuff
1138732 PRANDO GIANMARCO 23,6
1121987 RIGO ANDREA 26,9
1120596 RIGO MARCO insuff
1138711 RINALDI AMEDEO 25,9
1099964 RIZZA FABIO 23,9
1140297 ROMANELLO MATTIA 20,5
1139903 ROMANELLO STEFANO insuff
1138259 ROSSI LEONARDO 16,0
1167385 RUSSO ANTONIO 15,5
1140607 SABBATINI ENRICO 20,7
1119374 SANDRI MATTIA 16,3
1136241 SIGNORATO LUCA 20,5
1141047 SLIKA MAHDI insuff
1097279 SORAVIA PIERO 17,2
1136164 SORGATO DANIELE 22,7
1137383 STEFANI CLAUDIO insuff
1142268 STROPPA LUCA 22,1
1122311 TAFURO RUGGERO insuff
1173490 TASSO MARCO 20,4
1154630 TIEPOLO ENRICO 20,7
1163110 TOFFANO RICCARDO 22,4
1139850 TRAVAGLIA DIEGO insuff
1139154 VALENTE ALBERTO 14,1
1136735 VALZAN NICOLA 18,0
1093309 VELLUDO GIOVANNI insuff
1119750 VENDRAME MARIO TOBIA insuff
1116915 VETTORI MIRKO 17,0
1118866 VICENTINI ROBERTO 21,9
1139269 VIERO GIULIA insuff
1114991 YE JIANCHENG insuff
1136141 ZANELLA NICOLÒ insuff
1119179 ZANON ALBERTO 14,1
1142862 ZIN RICCARDO 21,4

Il primo compitino insufficiente non consente di sostenere i compitini successivi