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Insegnamento: Controlli automatici e sistemi elettrici lineari (Offerta Formativa a.a. 2017/2018)

Corso di studio: INGEGNERIA MECCATRONICA (D.M.270/04)

CFU9
Moduli

Modulo: Controlli Automatici
TAF: Caratterizzante; SSD: ING-INF/04; Ambito: Ingegneria gestionale
Docenti: Cesare FANTUZZI

Modulo: Sistemi Elettrici Lineari
TAF: Affine/Integrativa; SSD: ING-IND/31; Ambito: Attività formative affini o integrative
Docenti: Emilio LORENZANI

Materiale Didattico Accedi al materiale didattico su Dolly
Propedeuticità obbligatorie
Modalità di accertamento del profitto Orale
Modalità di valutazione Voto
Esse3 Accedi ai dati dell'insegnamento su Esse3
Lingua di insegnamento

Italiano

Partizionamento studenti

Nessun partizionamento

Obiettivi

Il corso di controlli automatici ed sistemi elettrici lineari fornisce le basi metodologiche per le applicazioni dei controlli automatici e degli azionamenti in campo industriale, con particolare riferimento alla analisi e controllo dei sistemi dinamici, categoria che comprende la maggior parte dei sistemi fisici e astratti (ad esempio una parte di macchinario in movimento, oppure una serie storica di fluttuazione del valore di una azione). Il corso quindi risulta indispensabile per la comprensione del funzionamento e per il progetto di controllori di tali sistemi. La parte relativa agli azionamenti elettrici ha l'obiettivo di fornire le conoscenze di base relative all'impiego e al funzionamento degli azionamenti DC in campo industriale e formare progettisti nel campo dell'automazione.

Prerequisiti

Corsi di Analisi Matematica, Geometria, Fisica ed Elettrotecnica.

Contenuti

1. Fondamenti: Terminologia. Schemi a blocchi. Regole di riduzione di schemi a blocchi. Modelli lineari, definizione di linearità. Esempi di modelli (circuito elettrico, sistemi meccanici, effetti non lineari nei sistemi meccanici)
2. Basi matematiche: Equazioni differenziali lineari. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Antitrasformata. Modi del sistema. Analisi Armonica. Trasformata di Fourier. Relazione tra trasformata di Fourier e trasformata di Laplace. Teorema sul regime sinusoidale. Diagrammi di Bode e di Nyquist
3. Stabilità e sistemi in retroazione: Definizione di stabilita'. Stabilita' del sistema e modi del sistema. Stabilita' ingresso limitata - uscita limitata. Criterio di Routh e di Nyquist. Controllo in Retroazione. Specifiche. Risposta di sistemi elementari (primo e secondo ordine). Controllo ad azione diretta. Controllo in retroazione. Controllo proporzionale. Errori a regime. Guadagno statico e tipo del sistema. Specifiche frequenziali. Margine di fase e margine di ampiezza. Banda passante
4. Il metodo del luogo delle radici: Dinamica del sistema e luogo delle radici. Tracciamento qualitativo del luogo delle radici. Proprieta' del luogo delle radici. Sintesi del controllore mediante il luogo delle radici
5. Le reti correttrici e i regolatori standard: Reti correttrici. Teoria dei Regolatori standard PID
6. Strumenti software per la modellistica e il progetto del controllo. Matlab e Simulink.
7. Azionamenti Elettrici in corrente continua.
Azionamenti per asse con motore in continua a magneti permanenti: controllo di macchina (coppia) e controllo di azionamento (velocità, posizione). Controllo di corrente a catena chiusa a flusso costante.
8. Modello dinamico del motore in continua a magneti permanenti. Dimensionamento del controllo ad alta dinamica del motore a corrente continua a magneti permanenti: controllo di coppia e controllo di velocità. Alimentazione del motore a corrente continua: chopper a doppia modulante.

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni teoriche in aula e esercitazioni di laboratorio sulla analisi dei sistemi dinamici tramite modelli matematici simulati con il linguaggio Matlab/Simulink.

Verifica dell'apprendimento

L’esame prevede una prova scritta composta di due parti: 1. Una serie di 15 domande a risposta multipla, che consente di verificare l’apprendimento dei concetti teorici del corso. 2. Una serie di tre esercizi, che consente allo studente di verificare la capacità di risolvere esercizi sulla analisi dei sistemi (es. tramite diagrammi di bode) e sul progetto del sistema di controllo, dato un sistema da controllare e le corrispondenti specifiche. La prova scritta ha una durata di 2 ore. A seguito dell’esame orale avviene la correzione del compito e una prova orale che ha lo scopo di rivedere gli eventuali errori commessi nella prova scritta per verificare se sono stati causa di distrazioni o di carenze nell’apprendimento dello studente. Il voto è il risultato della media pesata delle valutazioni delle due componenti dell’esame con i seguenti pesi: - Prova Scritta 90% - Prova Orale: 10%

Risultati attesi

Gli obiettivi di apprendimento attesi a seguito del completamento del corso e superamento del relativo esame sono, con riferimento ai descrittori di Dublino, i seguenti: Conoscenza e capacità di comprensione: 1. Conoscenza e comprensione della modellistica dei sistemi dinamici lineari. 2. Conoscenza e comprensione di formalismi matematici (Trasformata di Laplace, Trasformata di Fourier) per descrivere modelli matematici dei sistemi lineari. 3. Conoscenza e comprensione dei diagrammi di Bode per la analisi dei modelli matematici per sistemi dinamici lineari. 4. Conoscenza e comprensione delle procedure per il progetto dei sistemi di controllo nel dominio del tempo, tramite lo strumento “luogo delle radici”.

Testi

- Dispense (in lingua inglese) disponibili nel sito www.arscontrol.unimore.it.

- Lesson notes (in English language) down-loadable from the course website www.automazione.ingre.unimore.it

- A. Bellini Elettronica Industriale 1 parte prima ARACNE Editrice, 2004

- G. Legnani, M. Tiboni, R. Adamini, Meccanica degli azionamenti, Progetto Leonardo, 2002.

Docenti

Cesare FANTUZZI
Emilio LORENZANI