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Per gli Studenti
Controlli automatici per l'informatica

Codice ins.

Insegnamento

CFU ins.

Tipo ins.

Anno

Sem.

SSD ins.

Responsabile insegnamento

E3101Q049

Controlli Automatici per l’Informatica

4

OBS

3

2

INF/01

MARCHESE Fabio

 

Control theory

 

 

 

 

 

 

Contenuti:
Corso del terzo anno introduttivo all'analisi e alla progettazione dei sistemi di controllo retroazionati, riguardante la teoria classica del controllo nel dominio del tempo e delle frequenze, la modellizzazione dei sistemi lineari mediante equazioni differenziali e lo studio della loro stabilità. Ambiente di riferimento MatLab.
It is a course of the last year, introductive for the analysis and design of control systems. It concerns the classical Control Theory in the domains of Time and Frequencies, the modeling of linear dynamical systems by means of ordinary differential equations (ODE) and the study of their stability. Reference framework: Matlab.

Obiettivi formativi:
Lo studente apprende le nozioni introduttive della Teoria dei Sistemi (a tempo continuo) e dei Controlli Automatici lineari. Il corso si conclude mostrando la progettazione in tutte le sue fasi di un sistema di controllo di posizione di un motore a corrente continua. Realizzando un progetto, lo studente apprende a conseguire un preciso obiettivo, seguendo le fasi di analisi del problema, di modellizzazione e quindi di progettazione della soluzione prima della sua realizzazione.
The student learns the introductive concepts of the Systems Theory (continuous time) and the Linear Control Theory. The course terminates showing the design in each phases of a positional control system for a DC motor. Realizing a project, the student learns how to achieve a precise aim, scheduling the problem analysis, modeling and then the solution design before its realization.

Prerequisiti:
È suggerito, ma non è indispensabile, avere delle conoscenze sulle seguenti tematiche: Algebra delle Matrici, Equazioni differenziali ordinarie, Teoria dei Sistemi.
It is suggested, but it is not mandatory, to have acquired the following topics: Matrix Algebra, Ordinary Differential Equations (ODE), System Theory.

Metodi didattici:
Il corso si sviluppa essenzialmente in aula, con una alternanza di lezioni ed esercitazioni in cui vengono mostrati attraverso dei tool specifici di MatLabla dinamica dei Sistemi ed il funzionamento dei Controlli Automatici. Tool ed esercizi in MatLab mostrati in aula sono messi a disposizione degli studenti per attività di studio individuale.
The course is attended essentially in classroom, alternating lessons and exercises in which the dynamics of systems and the automated controls are shown with specific tools of the MatLab package. Tools and exercises are available to the students for their personal practice.

Programma esteso:

  • Introduzione ai Sistemi Dinamici (a variabili continue)
  • Definizioni (sistema, evento, movimento, traiettoria, stati di equilibrio, stabilità) (1h)
  • Rappresentazione in termini di Stato dei Sistemi Lineari (1h)
  • Proprietà di Controllabilità, Raggiungibilità, Osservabilità, Ricostruibilità (2h)
  • Criteri di Stabilità (2h)
  • Funzioni di Trasferimento (FdT) dei Sistemi Lineari     (2h)
  • Cenni sulla Trasformata di Laplace e Trasformata Zeta (2h)
  • Risposta in Frequenza (diagrammi di Bode - uso di MatLab) (2h)
  • Esempi di risposte a segnali campione (uso di MatLab) (2h)
  • Teoria del Controllo Lineare
  • Introduzione alla Teoria del Controllo – Architetture dei Sistemi di Controllo (1h)
  • Richiami di Teoria del Controllo di sistemi lineari tempo-invarianti (1h)
  • Analisi dei sistemi retroazionati (stabilità, prestazioni statiche e dinamiche) (2h)
  • Controllo ‘robusto’ –Margine di Fase e di Guadagno (2h)
  • Diagrammi di Nyquist, Criteri di Nyquist e Bode (MatLab) (2h)
  • Progettazione dei Sistemi di Controllo Retroazionati (2h)
  • Metodo dell’assegnamento dei poli delle funzioni di trasferimento (MatLab) (3h)
  • Regolatori PID (MatLab) (2h)
  • Progettazione di un Controllo Lineare Retroazionato per Motori DC
  • Modellizzazione di un motore DC (MatLab) (3h)
  • Progettazione del Controllo lineare di un motore DC con FdT (MatLab) (3h)

 

  • Introduction to Dynamical Systems (continuous variables)
  • Definitions (system, event, movement, trajectory, steady states, stability) (1h)
  • State Representation of linear systems (1h)
  • Properties of Controllability, Reachability, Observability, State reconstruction (2h)
  • Stability Criteria (2h)
  • Transfer Functions of linear systems (2h)
  • Introduction to Laplace Transform and z-Transform (2h)
  • Frequency Response (Bode Diagrams - MatLab) (2h)
  • Response to standard test input signals (MatLab) (2h)
  • Linear Control Theory
  • Introduction toControl Theory – Control Systems Architectures (1h)
  • Linear time-invariant Control Systems (1h)
  • Feedback Systems Analysis (stability, static and dynamical performance) (2h)
  • Robust control –Phase Margin and Gain Margin (2h)
  • Nyquist Diagram, Nyquist and Bode Criteria (MatLab) (2h)
  • Design of Feedback Control Systems (2h)
  • Pole assignment technique (MatLab) (3h)
  • PID controller (MatLab) (2h)
  • Design of a Linear Feedback Control for a DC Motor
  • DC motor modeling (MatLab) (3h)
  • Linear Feedback Control of a DC motor (MatLab) (3h)

 Testi di riferimento:
P. Bolzern, R. Scatolini, N. Schiavoni, "Fondamenti di controlli automatici", 2nd Ed., McGraw-Hill, 2004
G. Ferretti, G. Magnani, "Modellistica e controllo dei servomeccanismi di posizione con motori a magneti permanenti", Pitagora Editrice, Bologna, 2002
R. C. Dorf, R. H. Bishop, "Modern Control Systems", Prentice Hall, 10th Ed., 2005
W. L. Brogan, "Modern Control Theory", Prentice Hall, 3rd Ed., 1991
J. J. Craig, "Introduction to Robotics: Mechanics and Control", 3rd Ed., Addison-Wesley, 2005

Tipo esame:

Scritto e orale separati
A written assignment, followed by an oral examination

Tipo valutazione:
Voto finale

 

 

Approfondimenti

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redazioneweb@disco.unimib.it - ultimo aggiornamento di questa pagina 11/11/2013