Fondamenti di Automatica - DEI

Classe delle lauree in:
Ingegneria dell’Informazione (L-8)
Corso di laurea in:
Ingegneria Elettronica e delle
Telecomunicazioni
Settore scientifico
disciplinare: Automatica
(ING-INF/04)
Anno accademico:
2013 - 2014
Tipo di attività
Ambito disciplinare:
CFU:
formativa:
Ingegneria Informatica
6
Caratterizzante
Titolo
dell’insegnamento:
Codice
Tipo di insegnamento:
Fondamenti di
Anno:
Semestre:
dell’insegnamento:
Obbligatorio per il curriculum
Automatica – II
secondo Secondo
EIA
Modulo: Progettazione
di sistemi di controllo
DOCENTE:
Ing. Paolo Lino (Ricercatore di Automatica e titolare del corso)
ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE:
40 ore di lezioni teoriche (5 CFU), 16 ore di esercitazioni (1 CFU)
PREREQUISITI:
Risoluzione di equazioni differenziali, modelli dinamici di sistemi lineari elettrici e meccanici, tecniche di
analisi di sistemi retroazionati. Poli, zeri e risposte di sistemi lineari agli ingressi canonici.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Fornire gli elementi di base per la sintesi di sistemi di controllo in retroazione nell’ambito della variabile
complessa.
CONTENUTI:
Analisi armonica dei sistemi lineari. Introduzione alla funzione di risposta armonica. Teoremi fondamentali:
equivalenza fra risposta all’impulso, funzione di trasferimento e funzione di risposta armonica. Cenni sulla
determinazione sperimentale della funzione di risposta armonica. Tracciamento e composizione dei
diagrammi di Bode approssimati da andamenti asintotici. Risposta armonica dei sistemi del I e del II ordine.
Fenomeno della risonanza. Sistemi con ritardo puro. Diagrammi polari. Sistemi a fase minima. Analisi della
stabilità nel dominio della frequenza. Il criterio di Nyquist. Margini di stabilità (ampiezza e fase). Regolatori
standard e loro taratura (metodi di Ziegler e Nichols). La taratura mediante approccio in frequenza. Taratura
per cancellazione poli/zeri. Sintesi di reti correttrici. Sintesi in frequenza delle reti ritardatrice e anticipatrice.
La sintesi per sistemi con ritardo puro.
Esercitazioni numeriche su tutti gli argomenti trattati. Esercitazioni su tutti gli argomenti trattati.
METODI DI INSEGNAMENTO:
Lezioni ed esercitazioni in aula impartite alla lavagna con metodo tradizionale. Casi di studio eventualmente
illustrati con videoproiettore.
CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE:
Acquisire la metodologia ed i procedimenti di sintesi per risolvere, non solo analiticamente, ma
eventualmente anche con metodi numerici e con l’aiuto del calcolatore, i problemi di sintesi dei controllori di
sistemi semplici.
SUPPORTI ALLA DIDATTICA:
PC e Videoproiettore.
CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME:
A scelta dello studente, un esonero scritto al termine del modulo, o una prova scritta con una successiva
discussione orale facoltativa relativa al programma dell’intero insegnamento.
TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI:
Marro, “Controlli Automatici”, Zanichelli
ULTERIORI TESTI SUGGERITI:
Golnaraghi, Kuo, “Automatic Control Systems”, J. Wiley & Sons
Nise, “Control System Engineering”, J. Wiley & Sons
G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini, “Feedback Control of Dynamic Systems”, Addison-Wesley.
ALTRE INFORMAZIONI:
Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione (DEI), Politecnico di Bari (http://dee.poliba.it)
Stanza docente 4° piano edificio ex Architettura (Campus, Bari), tel. 0805963639 (ufficio), e-mail:
[email protected]. Sito URL del corso: http://c3lab.poliba.it/index.php/PaoloLino
Degree class:
Information Engineering
Type of course
Characterizing
Disciplinary area:
Information Engineering
First level (three years)
degree:
Electronic and
Telecommunication
Engineering
Scientific Discipline Sector:
Control Systems Engineering
(ING-INF/04)
Academic year:
2013 - 2014
ECTS Credits:
6
Title of the course:
Fundamentals of
Type of course:
Control Systems
Code:
Year:
Semester:
Required subject for EIA
nd
nd
Engineering – 2nd
2 year
2
curriculum
Module: Control
Systems Design
LECTURER:
Dr. Ing. Paolo Lino (Assistant Professor of Control Systems Engineering and course holder)
HOURS OF INSTRUCTION:
Theory: 40 hours (5 ECTS). Numerical applications: 16 hours (1 ECTS).
PREREQUISITES:
Differential equations, dynamical models of linear electrical and mechanical systems, analysis methods for
feedback dynamical systems. Poles and zeros of linear systems; responses of dynamical systems to
canonical signals.
AIMS:
To give to students the basic elements for the synthesis of feedback control systems in the complex
frequency domain.
CONTENTS:
Analysis of dynamical systems in the frequency domain. Frequency response, Bode and Nyquist plots.
Stability in the frequency domain. Nyquist criterion and margins of stability. Controller design: objectives and
design criteria. Direct methods. Methods in frequency domain (PID, lead, lag and lead-lag compensators).
PID tuning methods. Closed-loop control with time-delays.
Numerical exercises: cover all the mentioned topics.
TEACHING METHODS:
Lectures given in the conventional manner eventually supported by informatics multimedia.
EXPECTED OUTCOME AND SKILLS:
At the end of the course, a successful student acquires a good knowledge (methodology, procedures,
techniques) to approach and solve, analytically and with the aid of the computer, problems of synthesis of
simple SISO control systems in the frequency domain.
TEACHING AIDS:
PC and Video projector.
EXAMINATION METHOD:
Upon single pupil appointment, a written exemptions (after module) in classroom or a written test followed by
an optional oral examination.
BIBLIOGRAPHY:
G. Marro, “Automatic Control”, Zanichelli (in Italian)
FURTHER BIBLIOGRAPHY:
Golnaraghi, Kuo, “Automatic Control Systems”, J. Wiley & Sons
Nise, “Control System Engineering”, J. Wiley & Sons
G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini, “Feedback Control of Dynamic Systems”, Addison-Wesley.
FURTHER INFORMATIONS:
Department of Electrical and Information Engineering (DEI), Politecnico di Bari (http://dee.poliba.it)
Lecturer room at 4th floor, ex Architecture building (Campus, Bari), phone 0805963639 (office), e-mail:
[email protected]. URL site of course: http://c3lab.poliba.it/index.php/PaoloLino (in Italian).