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  > Home > People > Alberto Tonielli > Controlli Automatici LA e LB
 
 
 

Programma

Materiale Didattico

Esami

 

Programma

a.a. 2006_2007

CONTROLLI AUTOMATICI LA e LB (C.d.L Informatica )

Finalita' del corso

I due moduli LA ed LB rappresentano un contenuto didattico integrato e, nel complesso, si prefiggono di fornire allo studente una conoscenza di base sui concetti, i metodi, dei sistemi di controllo automatico. L'enfasi Ŕ posta prevalentemente sulla comprensione dei concetti base di sistema e di modello, delle loro proprietÓ e dei metodi per analizzarle. Nello svolgimento del corso vengono privilegiati i concetti rispetto alla meccanizzazione dei metodi di analisi e sintesi che saranno invece sviluppati appoggiandosi pesantemente su strumenti specifici di CAD. Obiettivo didattico complessivo dei due moduli di Controlli Automatici LA ed LB Ŕ quello di mettere lo studente nelle condizioni di analizzare e progettare semplici sistemi di controllo per impianti ad un ingresso ed una uscita.

Controlli Automatici LA

Programma

Introduzione al corso

Concetti base del controllo: controllo manuale, controllo automatico. Tipologie di controllo: in catena aperta, in retroazione. ProprietÓ dei sistemi in retroazione: stabilitÓ, robustezza alle variazioni dei parametri, insensitivitÓ ai disturbi. Parti componenti di un sistema controllato in retroazione: l'impianto, i sensori, il dispositivo di controllo, gli attuatori.

Sistemi e modelli

Segnali e modelli come rappresentazione formale di grandezze fisiche e sistemi. Tipologie ed uso di segnali e modelli. Modelli differenziali di sistemi elementari e complessi elettrici, meccanici, idraulici, termici. Analogie tra diversi domini fisici. Modelli statici e dinamici, modelli per il controllo.

Analisi dei sistemi

Strumenti matematici per la descrizione dei sistemi lineari: dalle equazioni differenziali alla rappresentazione di stato alle funzioni di trasferimento. La trasformata di Laplace, sviluppo in serie e trasformata di Fourier. Poli e zeri della funzione di trasferimento.

Analisi nel dominio del tempo

Stato, modi, equilibri Linearizzazione di sistemi non lineari. Stabilità. Sistemi del primo e del secondo ordine, risposte indiciali, ruolo degli zeri.

Analisi nel dominio delle frequenze

La funzione di risposta armonica. I diagrammi di Bode.

Analisi dei sistemi in retroazione

Margine di ampiezza e margine di fase, stabilitÓ. Criteri di stabilità per sistemi in retroazione. Luogo delle radici.

 

Controlli Automatici LB

Programma

Analisi dei sistemi in retroazione

Studio delle Funzioni di SensitivitÓ, SensitivitÓ complementare, SensitivitÓ del controllo.

Definizione delle specifiche

StabilitÓ, robustezza, specifiche statiche, specifiche dinamiche. Specifiche nel dominio dei tempi e nel dominio delle frequenze.

Relazioni tra le caratteristiche della funzione di trasferimento ad anello aperto ed il comportamento del sistema in retroazione

Sviluppo del progetto

progetto per soddisfacimento successivo delle specifiche statiche, sul disturbo, dinamiche. Scenari di controllo e strutture di regolazione Determinazione di regolatori "standard"

Sintesi di semplici regolatori

Progetto analitico: illustrazione del metodo ed analisi critica. Regolatori standard: reti correttrici, regolatori PID. Metodi di taratura dei regolatori standard. Antisaturazione in presenza di azioni integrali. Il progetto del regolatore sui diagrammi di Bode e mediante il luogo delle radici

Studio di alcuni problemi di controllo pi¨ complessi

Sistemi con ritardo e sistemi poco smorzati

Schemi di controllo pi¨ avanzati

Controllo in cascata, precompensazione del riferimento, azioni di controllo in catena aperta, predittore di Smith per sistemi con ritardo.

Nello svolgimento del corso si farÓ ampio uso di strumenti di CAD specializzati (Matlab, Simulink, Multitool), che verranno adeguatamente illustrati agli studenti. Per rimarcare la natura progettuale del corso, lo studente dovrà svolgere ed illustrare all'esame un progetto assegnato utilizzando gli strumenti CAD messi a disposizione.

Svolgimento del corso

I due moduli sono posti in calendario nello stesso ciclo di lezioni. In considerazione della naturale propedeuticità del modulo LA rispetto a quello LB, le lezioni saranno svolte dedicando tutto il monte ore prima al modulo LA, fino alla fine del mese di ottobre e poi a quello LB fino al termine delle lezioni.

 

Testi di riferimento

P. Boltzern, R. Scattolini, N. Schiavoni "Fondamenti di Controlli Automatici", II edizione, Mc Graw-Hill.

G. Marro "Controlli Automatici", V edizione, Zanichelli Editore, Bologna.

Altro materiale didattico

In questo sito sono disponibili i lucidi delle lezioni. Per alcuni argomenti del modulo LB sono disponibili lucidi con note del docente

Tesi di Laurea:

Sono disponibili temi per Tesi di Laurea sia a carattere metodologico che applicativo sulle tematiche del controllo. Le tesi a carattere applicativo si svolgono presso il Laboratorio di Automazione e Robotica del DEIS e/o presso industrie locali.

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Materiale Didattico

Lucidi delle lezioni

Il materiale fornito Ŕ in formato PDF, visualizzabile con il programma Acrobat Reader 4.0. o superiori

Per alcuni problemi tecnici ancora non ben identificati, su alcuni Browser la visualizzazione in linea può dare problemi. In questi casi si consiglia di utilizzare il pulsante destro del mouse per copiare i files sulla propria macchina, dove la visualizzazione risulta corretta.

Avvertenza!!

eventuali files con l'asterisco sono le versioni dell'a.a. precedente o sono in fase di elaborazione. Lo studente è pregato di non stamparli per evitare di doverlo rifare con la versione definitiva che, nei limiti del possibile, sarà disponibile in tempo utile per la presentazione in aula di tali argomenti

 

 

Controlli Automatici LA (a.a. 2006-2007)

Avvertenza!!

eventuali files con l'asterisco sono le versioni dell'a.a. precedente o sono in fase di elaborazione. Lo studente è pregato di non stamparli per evitare di doverlo rifare con la versione definitiva che, nei limiti del possibile, sarà disponibile in tempo utile per la presentazione in aula di tali argomenti

N.B.: la data dell'ultimo aggiornamento è riportata sul primo lucido

Lucidi singoli a colori Lucidi in formato dispense a colori
Introduzione al corso Introduzione al corso
Modelli di sistemi elementari Modelli di sistemi elementari
Introduzione all'analisi dei sistemi dinamici Introduzione all'analisi dei sistemi dinamici
Trasformata di Laplace Trasformata di Laplace
Risposte di sistemi del 1░ e 2░ ordine Risposte di sistemi del 1░ e 2░ ordine
Introduzione al Controllo Introduzione al Controllo
Analisi Armonica Analisi Armonica
Luogo delle Radici Luogo delle Radici

 

Lucidi di raccordo con il 1° modulo* Lucidi di raccordo con il 1° modulo*

 

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Controlli Automatici LB (a.a. 2006/2007)

Avvertenza!!

eventuali files con l'asterisco sono le versioni dell'a.a. precedente o sono in fase di elaborazione. Lo studente è pregato di non stamparli per evitare di doverlo rifare con la versione definitiva che, nei limiti del possibile, sarà disponibile in tempo utile per la presentazione in aula di tali argomenti

N.B.: la data dell'ultimo aggiornamento è riportata sul primo lucido

Lucidi singoli a colori

Lucidi a colori con note

Lucidi in formato dispense

Analisi dei sistemi di controllo in retroazione Analisi dei sistemi di controllo in retroazione  

Specifiche per sistemi di controllo

Specifiche per sistemi di controllo

Linee guida per il progetto *

Linee guida per il progetto *

 

Nota importante: per ragioni di incompatibilità di Powerpoint con il programma di generazione dei files PDF, nelle note di alcuni lucidi le formule possono comparire parzialmente sovrapposte al testo ed il testo debordare in fondo alla pagina. Le formule sono comunque quelle riportate nei lucidi

E' possibile scaricare ulteriore materiale didattico relativo al corso nei siti di Marcello Montanari e Andrea Paoli

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Software

E' messo a disposizione degli studenti il pacchetto multitool di ausilio allo studio dei sistemi di controllo ed allo sviluppo dei progetti. In rete si trova un eseguibile zippato che va utilizzato secondo le istruzioni riportate nel manuale utente. Il pacchetto è compatibile solo con la Versione 6.1 Rev 12.1 di Matlab/simulink.

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Esempi di problemi di esame (a.a. 2003-2004)

modulo LA

modulo LB

 

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Esami

 

Modalità di svolgimento esami

 

Controlli Automatici LA

E' prevista solo una prova scritta costituita da:

  • esercizi sul tracciamento dei diagrammi di Bode, funzioni di sensitività e luogo delle radici;
  • domande a risposta multipla e libera su argomenti teorici del corso.

Al termine dello svolgimento degli argomenti relativi al modulo LA (presumibilmente nell'ultima settimana di ottobre), verrà fissata una prova di esame intermedia che, in caso di risultato positivo (>= 18) , potrà essere utilizzata per registrare (a partire da dicembre) il voto LA

Controlli Automatici LB

L'esame consiste di due prove: una prova scritta preliminare ed una prova orale svolte nella stessa giornata.

  • Prova scritta preliminare: Domande a risposta multipla, a risposta libera, esercizio su argomenti del corso.
  • Prova orale obbligatoria: potrà essere sostenuta solo al raggiungimento di una soglia minima (specificata appello per appello) riguardante le domande a risposta multipla della prova scritta.

La prova orale consiste in:

  1. presentazione e discussione di un progetto, sviluppato con Matlab-Simulink (versione 6.1 Rel 12.1), su uno dei temi proposti durante il corso e disponibili alla pagina web del docente. Alla prova orale lo studente presenterà una breve relazione scritta sul progetto svolto (riportante le linee guida seguite nello svolgimento, la struttura dei regolatori ottenuti, grafici significativi per giustificare le scelte effettuate, ecc.) e un supporto informatico (floppy, chiave USB, CD) contenente tutti i files Matlab-Simulink (compatibili con versione 6.1, Rel 12.1) necessari per lanciare le simulazioni. A discrezione del docente allo studente potrà essere richiesto un approfondimento e una verifica dei risultati ottenuti presso una postazione PC.
  2. Approfondimenti teorici sugli argomenti della prova scritta e/o, più in generale, del corso.

Esame congiunto LA-LB


E' possibile avvalersi della possibilità di svolgere l'esame congiuntamente per i due moduli


Le modalità di esame sono quelle del modulo LB

  • scritto preliminare: lo stesso di LB
  • presentazione e discussione del un progetto: lo stesso di LB
  • approfondimenti teorici sugli argomenti del corso, vertenti sia sul programma LA che su quello LB


Lo studente che intende avvalersi di questa modalità di esame deve comunicarlo al docente prima di iniziare la prova orale LB


Il voto conseguito verrà registrato per entrambi i moduli


Liste di progetto

Il progetto può essere svolto in gruppo (max 4 persone) ed è obbligatorio. Il docente farà circolare in aula fogli con le liste di progetto a cui lo studente deve iscriversi. Il tema del progetto verrà assegnato dal docente ai singoli gruppi. L'iscrizione alle liste è quindi obbligatoria per poter ricevere il tema e sostenere l'esame. L'iscrizione alle liste può essere fatta in qualunque momento, anche al termine del corso. Ovviamente, l'iscrizione alle liste va fatta con congruo anticipo (preparazione del progetto) rispetto alla data stimata di esame.

Gli studenti con firma nell'a.a. 2005-2006 potranno presentare all'orale il progetto a loro assegnato in quell'a.a. fino al termine della sessione di gennaio 2007. Dopo quella data dovranno reiscriversi alle nuove liste e presentare uno dei progetti dell'a.a. 2006-2007

Validità del Voto

I voti conseguiti nel corso dell'A.A. saranno registrabili fino a settembre 2007. Le registrazioni avverranno di norma nelle giornate di orali LB, consultabili su uniwex.

Controlli Automatici LA

Lo studente che si presenta ad un appello e consegna il compito, perde automaticamente un eventuale voto positivo conseguito in un appello precedente.

Controlli Automatici LB

Lo studente che sostiene l'orale perde automaticamente un eventuale voto positivo conseguito in un appello precedente.

Iscrizione Esami

Iscrizione obbligatoria su Uniwex: https://uniwex.unibo.it

Gli studenti che risultano iscritti alla lista elettronica nel momento della chiusura della stessa e che non si presentano il giorno della prova non potranno sostenere l'appello successivo.

Oltre a quelle indicate nel capoverso precedente, non sono previste ulteriori restrizioni sul numero di appelli sostenibili nell'anno accademico.

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Soluzioni 2006_2007

Esame LA del 24/10/2006

 

Soluzioni

Esame parziale LA del 28/10/2005

Esame parziale LA del 26/10/2004

Esame LA del 10/12/2004

Esame LA del 11/01/2005

Esame parziale LA del 07/11/2003

Esame parziale LB del 05-09/12/2003

Esame LA del 16/12/2003

Esame LB del 16/12/2003

Esame LA del 15/01/2004

Esame LB del 15/01/2004

Esame LA del 02/04/2004

Esame LB del 02/04/2004

Esame LA del 06/07/2004

Esame LB del 06/07/2004

Esame LB del 10/12/2004 (per a.a. 2003-2004)

 

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Appelli

Le liste elettroniche saranno su: https://uniwex.unibo.it

Registrazione esami

Le registrazioni avverranno di norma nelle giornate di orali LB, consultabili su uniwex.

Per particolari esigenze, nei periodi di lezione la registrazione si effettuerà nello studio del docente. Telefonare o inviare un mail per accordi

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