Fabio Dercole - Fondamenti di automatica - allievi Fisici


Fabio Dercole

Fondamenti di automatica per allievi Fisici
Milano Leonardo, II sem. I emisem. (083026, 10 crediti)

Informazioni generali

Programma
Materiale didattico
Laboratorio
Software e videogiochi
Modalità d'esame
Ricevimento studenti
Avvisi

Descrizione del corso

L'automatica è la disciplina che raccoglie le metodologie per il progetto di sistemi di controllo, atti a realizzare una sequenza di eventi desiderati in maniera autonoma, senza l'intervento umano. L'automatica ha fondamento teorico nella teoria dei sistemi, un settore scientifico interdisciplinare che si occupa dello studio formale dei sistemi dinamici, descrivendone il comportamento con modelli matematici quali equazioni differenziali o alle differenze a seconda della natura continua o discreta del tempo. L'analisi delle proprietà del sistema da controllare, quali la stabilità e la tipologia di risposta alle varaibili di controllo, permette la definizione di algoritmi di controllo, in anello aperto o in retroazione, che consentono di modificare il comportamento del sistema al fine di garantire le specifiche desiderate. Le applicazioni dell'automatica sono innumerevoli e non limitate all'ambito ingegneristico, si pensi per esempio al controllo di sistemi biologici e socio-economici.

Programma

Introduzione ai fenomeni dinamici e ai problemi di controllo. Sistemi dinamici lineari a tempo continuo e discreto. Modelli di stato e loro proprietà strutturali (raggiungibilità e osservabilità). Equilibrio e stabilità (interna ed esterna). Modelli ingresso/uscita: modello ARMA e funzione di trasferimento. Poli e zeri e loro signicato fisico. Risposte all'impulso e allo scalino. Risposta in frequenza e diagrammi di Bode. Esempi di progetto di sistemi di controllo in anello chiuso.

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Materiale didattico

Testi

Un testo che tratta in dettaglio tutti gli argomenti considerati è

P. Bolzern, R. Scattolini e N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, McGraw-Hill

Il livello di approfondimento è superiore a quello del corso e nel testo vi sono vari argomenti che non fanno parte del programma.

Per la parte di analisi dei sistemi dinamici lineari (circa l'80% del corso), il testo che più si avvicina agli argomenti trattati a lezione è

S. Rinaldi e C. Piccardi, I sistemi lineari: teoria, modelli, applicazioni, CittàStudi Edizioni

Anche in questo caso il livello di approfondimento è superiore a quello del corso e vi sono argomenti che non fanno parte del programma. Sono però disponibili una dispensa che più si avvicina agli argomenti trattati a lezione (download), una dispensa sui sistemi dinamici non lineari (download) e degli appunti per la parte finale del corso sul progetto dei sistemi di controllo (Il regolatore come sistema di controllo, Progetto in frequenza di sistemi di controllo).

Eserciziari

Per quanto riguarda gli esercizi, segnalo

S. Rinaldi, Teoria dei sistemi - Esercizi, CittàStudi Edizioni
G. Guariso, Analisi dei sistemi - Esempi ed esercizi svolti, Esculapio
P. Bolzern e N. Schiavoni, Elementi di Automatica - Esercizi, Masson

i quali ricoprono parte dei temi trattati nel corso.

Esercitazioni ed esercizi

Sono disponibili le tracce delle esercitazioni (esempi e loro soluzioni) svolte durante il corso:

Qui di seguito trovate le soluzioni dei problemi proposti nella dispensa:

Problemi 1-15 (non tutti) - Problemi 16-53 - Problemi 58-73

alcuni esercizi sul progetto dei sistemi di controllo e la carta logaritmica necessaria per risolvere alcuni esercizi.

Temi d'esame

Prova del 13/02/2008 (testo con soluzione)
Prova del 5/3/2008 (testo con soluzione)
Prova del 10/7/2008 (testo con soluzione)
Prova del 2/9/2008 (testo con soluzione)
Prova del 16/9/2008 (testo con soluzione)
Prova del 3/5/2012 (testo con soluzione)
Prova del 16/7/2012 (testo con soluzione)
Prova del 8/5/2013 (testo con soluzione)
Prova del 17/7/2013 (testo con soluzione)
Prova del 7/5/2014 (testo con soluzione)
Prova del 2/5/2016 (testo con soluzione)
Prova del 28/6/2017 (testo con soluzione)
Prova del 18/7/2017 (testo con soluzione)
Prova del 26/6/2018 (testo con soluzione)
Prova del 12/7/2018 (testo con soluzione)
Prova del 29/8/2018 (testo con soluzione)
Prova del 2/7/2019 (testo con soluzione)
Prova del 19/7/2019 (testo con soluzione)
Prova del 6/9/2019 (testo con soluzione)

Altri temi d'esame possono essere scaricati dalle pagine personali del collega Carlo Piccardi che tiene il corso per allievi matematici.

Dall'a.a. 2019/20, a causa della situazione sanitaria, la prova scritta è stata sostituita da un test “moodle” svolto a distanza in aula virtuale zoom. E' stata altresì introdotta una prova orale obbligatoria di conferma della valutazione ottenuta, da sostenersi in presenza ove possibile. Un test d'esempio è disponibile qui.

Altro materiale

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Laboratorio

Durante il semestre vengono tenute 4 esercitazioni di laboratorio informatico, della durata di 3 ore ciascuna. Argomento delle esercitazioni è l'uso del software Matlab per l'analisi, la simulazione e il controllo dei sistemi dinamici.

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Videogiochi