Insegnamento: Controllo di sistemi digitali (Offerta Formativa a.a. 2016/2017)
Corso di studio: INGEGNERIA GESTIONALE (D.M.270/04)
CFU | 6 |
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Moduli | Modulo: Controllo di sistemi digitali |
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 introduce gli aspetti teorici ed applicativi del controllo effettuato mediante un sistema digitale di elaborazione dati. Il corso parte dalla teoria del controllo a tempo continuo per introdurre gli aspetti specifici del controllo a tempo discreto.
Prerequisiti
Controlli Automatici
Contenuti
- Presentazione degli obiettivi del corso tramite un esempio (anello di controllo analogico che viene digitalizzato sostituendo il controllore C(s) con ADC, CPU e DAC).
- Richiami di Controlli Automatici: (1) Trasformata di Laplace, (2) Proprietà della trasformata di Laplace (linearità, derivata, teorema del valore finale), (3) Funzione di trasferimento.
- Richiami sull’uso del programma di simulazione Matlab e Simulink.
- Definizione di Zeta Trasformata e sue proprietà fondamentali (incluse dimostrazioni delle proprietà): (1) Linearità, (2) Traslazione temporale, (3) Teorema del valore iniziale e del valore finale.
- Trasformata di segnali elementari (impulso di Dirac, Gradino, Esponenziale, Sinusoide).
- Definizione di funzione di trasferimento a tempo discreto. Definizione di poli e zeri.
- Risposta armonica di un sistema a tempo discreto.
- Analisi della dinamica di un sistema a tempo discreto. Anti trasformata tramite scomposizione in fratti semplici. Modi del sistema a tempo discreto.
- Stabilità di un sistema a tempo discreto. Relazione tra poli della funzione di trasferimento e stabilità.
- Campionamento e ricostruzione dei segnali. Campionamento a impulsi. Il fenomeno dell'aliasing e il teorema di Shannon. Ricostruttore del segnale (ricostruttore ideale e di ordine zero).
- Corrispondenza tra piano S e piano Z sviluppata con la funzione Z^{-1}= e^{-sT}
- Progetto di sistemi di controllo. Progetto per discretizzazione. Progetto mediante il luogo delle radici. Progetto con metodi analitici per l'assegnazione di poli e zeri.
- Regolatori PID (regolatori standard). Algoritmi di anti-saturazione della componente integrale.
- Aspetti realizzativi degli schemi di controllo digitale. Scelta del periodo di campionamento.
- Architettura software per il controllore. Filtraggio anti-aliasing. Messa in scala dell'algoritmo.
Metodi didattici
Il corso prevede lezioni teoriche in aula e esercitazioni di laboratorio sulla analisi e progetto del controllore a tempo discreto dei sistemi dinamici tramite modelli matematici simulati con il linguaggio Matlab/Simulink.
Verifica dell'apprendimento
L’esame prevede la soluzione di un esercizio da svolgere al computer di analisi e di progetto. Nella prova orale lo studente presenta e discute l’elaborato risultato dell’esercizio proposto e risponde ad alcune domande di carattere teorico sui temi trattati nel corso.
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 digitali. 2. Conoscenza e comprensione di formalismi matematici (Trasformata Zeta) per descrivere modelli matematici dei sistemi lineari a tempo discreto. 3. Conoscenza e comprensione delle procedure per il progetto dei sistemi di controllo nel dominio del tempo, tramite lo strumento “luogo delle radici”. 4. Conoscenza e comprensione della implementazione del controllore digitale in un sistema computerizzato.
Testi
Digital Control Engineering, Second Edition: Analysis and Design, M. Sami Fadali and Antonio Visioli, Academic Press; 2 edition (September 20, 2012), ISBN-10: 0123943914
Docenti
Cesare FANTUZZI