Home People Zampieri Fondamenti di controlli automatici per Informatici

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).

Qui potete trovare le esercitazioni Matlab e Simulink fatte in classe (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). 

 

Testo e soluzioni del compitino del 23/4/2018 (Download). 

 

 

Risultati del secondo compitino

 

1117166 ARCA EMANUELE 19,8
1120221 BASTIANELLO RICCARDO 15,6
1137118 BENEDETTI MATTEO 18,7
1140591 BERNO FILIPPO 28,1
1098624 BERTOLINI ENRICO 19,9
1122405 BIRRO NICOLA 23,0
1140523 BONAN LUDOVICO 12,9
1136513 BRAZZALE NICOLA 24,4
1136704 BRUNELLO ALESSANDRO 17,9
1136726 CAROLLO GIOVANNI 19,9
1138323 CAROTTA STEFANO 15,1
1094033 CARTURAN LUCA insuf
1114175 CECCATO ANDREA 11,6
1101013 CECCHIN ALESSANDRO 12,6
1113729 CENCINI AURA 16,5
1139015 CERVO NICOLÒ 17,2
1114387 CHELARU IONUT BOGDAN 11,5
1141500 CODOGNO ALICE 17,1
1182206 COLOMO I GUILERA LLUIS 12,2
1122417 DAL BELLO NICOLA 18,7
1140979 DE TOGNI ELIA 12,9
1099898 DI SIMONE ALESSIO 11,5
1113225 FASAN GIOVANNI 17,2
1121735 FOGAGNOLO DAVIDE 12,8
1139389 FURLAN GIOVANNI insuf
1142797 GEMIN LEONARDO insuf
1139185 GHEDIN FILIPPO 19,4
1138075 GHION DAVIDE 21,2
1140508 HOQUE WASIM insuf
1140769 IOSIF VLAD insuf
1116596 LARESE SAMUELE 16,6
1142364 LEO CARLO 20,1
1139815 LEVORATO NICOLA 23,1
1154989 LIONETTI DAVIDE insuf
1116892 LISSANDRON FRANCESCO 17,9
1142798 MAGGIOLO NICOLA 22,2
1167309 MANILIA GIANNI ANTONIO 11,5
1113984 MANTOVAN LORENZO 12,8
1067980 MARZOTTO SAMUELE insuf
1138799 MAZZUCATO NICOLÒ 25,1
1119855 MICHELOTTO FEDERICO insuf
1099961 MICHIELON ANDREA 27,5
1100609 MILIA MIKELE 15,8
1139048 MILOVANOVIC DANIJEL 11,3
1139047 MOROLDO LUCA 25,7
1120032 NASSAR ISRAA 11,5
1140536 NIANG ARAME 10,0
1142094 NICHELE DEVIS insuf
1143095 PACHERA AMEDEO 22,7
1113834 PAIUSCO ALBERTO 17,2
1141177 PHAM FRANCESCO 19,1
1101107 PICCOLO FRANCESCO 12,9
1143259 PIETROBON ANDREA insuf
1114398 PIVA GIOVANNI insuf
1138732 PRANDO GIANMARCO 21,5
1121987 RIGO ANDREA 12,9
1138711 RINALDI AMEDEO 28,0
1099964 RIZZA FABIO 20,9
1140297 ROMANELLO MATTIA 14,9
1138259 ROSSI LEONARDO 11,3
1167385 RUSSO ANTONIO 12,9
1140607 SABBATINI ENRICO 16,5
1119374 SANDRI MATTIA 13,1
1136241 SIGNORATO LUCA 15,6
1136164 SORGATO DANIELE 26,7
1142268 STROPPA LUCA 13,9
1173490 TASSO MARCO insuf
1163110 TOFFANO RICCARDO 17,4
1139154 VALENTE ALBERTO 10,0
1136735 VALZAN NICOLA 17,9
1116915 VETTORI MIRKO 14,5
1118866 VICENTINI ROBERTO 15,8
1119179 ZANON ALBERTO 11,5
1142862 ZIN RICCARDO 23,7

Il risultato finale sara' la media dei voti dei tre compitini