Controlli automatici – 6 CFU

LM  Ing. Meccanica/ LM Ing. Energetica

 

Descrizione generale

Programma del corso

Testi di riferimento

Materiale didattico 

Avvisi

 

 

NEW  Lezioni 7-8 novembre 2017

 

La lezione di martedi 7 novembre non avrà luogo.

La lezione di mercoledi 8 novembre si svolgera in aula L dalle ore 17 alle ore 19, e sarà una lezione teorica che sostituisce l’esercitazione originariamente prevista.

 

DESCRIZIONE GENERALE

 

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Regolatore di Watt (link)”

 

 

Il corso intende fornire le basi metodologiche per la comprensione del funzionamento dei sistemi di controllo automatico, dei quali la retroazione (feedback) costituisce l’ingrediente essenziale.

Si illustreranno diversi criteri di analisi e di progetto dei “regolatori” e le principali architetture di controllo impiegate nella pratica industriale.

Si discuteranno, a diverso livello di dettaglio, svariati ambiti applicativi della teoria del controllo.

Si farà ampio utilizzo di strumenti di simulazione dinamica al calcolatore (Matlab-Simulink) e si verificheranno mediante setup sperimentali da laboratorio alcune delle tecniche di analisi e sintesi presentate nel corso.

 

 

 

 

PROGRAMMA DEL CORSO

 

 

Il corso prevede complessivamente 60 ore di lezioni ed esercitazioni, ed è articolato secondo le seguenti macro-voci. Al numero complessivo di ore per ciascuna voce segue la ripartizione tra didattica frontale (DF) esercitazione al calcolatore (ES) ed attività di laboratorio (LAB) 

Richiami. (4 ore: 4DF)
Introduzione al corso. Sistemi dinamici lineari tempo invarianti (LTI). Significato e parametri di una funzione di trasferimento. Stabilità. Teoremi fondamentali della Trasformata di Laplace. Criterio di Routh-Hurwitz. Parametri e andamenti tipici della risposta al gradino per sistemi LTI di ordine 1 e 2.

[Materiale:   Slides lezione; Bolzern Capitoli 1, 2, 4, 5, 6, 9]

 

Luogo delle Radici. (8 ore: 6DF+2ES)
Significato e regole di tracciamento. Taratura del luogo. Equazione dei punti doppi. Esempi ed esercizi.

[Materiale:   Slides lezione; Bolzern Capitolo 12]

 

Sospensioni attive e passive per autoveicoli (6 ore: 5DF+1ES)
Generalità. Modelli quarter car, half car, e full car. Controllo di sospensioni attive. Miglioramento del confort e controllo dell’assetto. Sospensioni semi-attive.

[Materiale: Slides lezione ; Dispensa docente ; Bolzern paragrafo. 19.3].

 

Specifiche a regime e specifiche sul transitorio. (8 ore: 6DF+2ES)
Sistemi di controllo di tipo 0,1 e 2. Precisione a regime e reiezione dei disturbi. Attenuazione di disturbi sinusoidali e periodici. Legame tra specifiche sul transitorio, pulsazione di attraversamento e margine di fase.

[Materiale: Slides lezione ; Dispensa docente; Bolzern Capitolo 12]

Sistemi con ritardi finiti (5 ore: 4DF+1ES)
Esempi. Stabilità a ciclo chiuso.

[Materiale: Dispensa docente]

Sintesi dei regolatori (18 ore: 12DF+6ES)
Sintesi mediante Luogo delle radici. Sintesi per tentativi mediante reti anticipatrici, reti attenuatrici, e reti a sella  (cenni). Sintesi mediante regolatori PID. Regole di taratura. Configurazioni PI-D ed I-PD Strutture di controllo avanzate: Predittore di Smith; Schemi anti wind-up; Controllo in cascata. Controllo feedforward. Compensazione di disturbi misurabili. Model-following. Controllo con override. Controllo di rapporto. Sintesi moderna in termini di variabili di stato (cenni).

[Materiale: Bolzern Capitoli 12, 14, Magnani capitolo 8]


Automazione mediante PLC (3 ore: 3DF)
Generalità. Linguaggio a contatti e SFC. Diagrammi P&I.
[Materiale: Slides lezione, ; Magnani,  appendice A.1],

 

Esercitazioni in laboratorio (8 ore: 8LAB)
Modellazione, simulazione e controllo PC based di un  motore in corrente continua. Modellazione, simulazione e controllo di un apparato idraulico sperimentale “vertical three-tank”.  Implementazione di regolazioni  di livello e temperatura in un sistema termoidraulico da laboratorio mediante PLC Siemens.

 

 

TESTI DI RIFERIMENTO

 

 

[Bolzern]

P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, terza edizione, McGraw Hill,2008.

 

Capitolo 1: Sistemi di controllo. Tutto.

Capitolo2: Sistemi dinamici a tempo continuo.  Paragrafi 2.1, 2.2, 2.3, 2.4.

Capitolo 4:  Funzioni di trasferimento. Paragrafi4.1, 4.2, 4.3, 4.4

Capitolo 5: Schemi a blocchi. Paragrafi  5.1, 5.2, 5.3, 5.4.

Capitolo 6   Risposta in frequenza. Paragrafi 6.1, 6.2, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9

Capitolo 9. Stabilità di sistemi di controllo a tempo continuo. 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 9.6

Capitolo 11. Sintesi dei sistemi di controllo a tempo continuo. Tutto.

Capitolo 12. Luogo delle radici. Tutto

Capitolo 14. Regolatori PID e schemi anti-windup. Tutto 

Capitolo 15: Schemi di controllo avanzati. 15.1, 15.2, 15.3, 15.4.

 

 

[Magnani]

G. Magnani, G. Ferretti, P.Rocco, Tecnologie dei sistemi di controllo, seconda edizione, McGraw Hill,2007.

 

Capitolo 8: Strutture di controllo.

Appendice A.1 Diagrammi P&I

 

Approfondimenti

Capitolo 7: Regolatori industriali

Capitolo 5: Attuatori per il controllo dei flusso di materiali ed energia.

Paragrafo 6.5: Attuatori oleodinamici.

 

 TEXTBOOK IN ENGLISH FOR ERASMUS STUDENTS

 

Farid Golnaraghi and Benjamin C. Kuo

Automatic Control Systems – 9th edition”, Wiley,

 

Carlos A. Smith

Automated Continuous Process Control”, Wiley, 2002.

 

 

 

Modalità svolgimento esame  

 

Sono previste diverse modalità alternative per il superamento dell’esame

 

1.    Prove scritte in itinere (una prova intermedia a meta corso ed una prova finale)

 

2.    Esame orale

 

3.    Redazione di un elaborato (tesina)

 

 

 

 

 

MATERIALE DIDATTICO

 

 

DISPENSE

 

Filetype

Dispensa

Files di corredo

logo-pdf.gif

Guida introduttiva a Matlab-Simulink

 

 

Filetype

Dispensa

Files di corredo

logo-pdf.gif

Sistemi con ritardo

 

 

ritardo_puro.mdl

F1.mdl

miscelatore.mdl

miscelatore_dati.m

miscelatore_analisi.m

RAR COMPLESSIVO

 

 

Filetype

Dispensa

Files di corredo

logo-pdf.gif

 Sospensioni attive (ver 1.1, giugno 2011)

 

logo-pdf.gif

Analisi di sospensioni attive con Matlab-Simulink

Attiva1.mdl

Attiva2_Handling.mdl

Passiva1.mdl

Passiva2_Handling.mdl

RAR COMPLESSIVO

 

 

Filetype

Dispensa

Files di corredo

logo-pdf.gif

Comportamento a regime dei sistemi di controllo

 

 

 

SLIDES PROIETTATE A LEZIONE

 

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

Introduzione al corso

 

 

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

Funzioni di trasferimento, schemi a blocchi e sistemi elementari

 

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

Luogo delle radici

 

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

Comportamento a regime dei sistemi di controllo

 

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

Sospensioni

 

Filetype

Slides

Files di corredo

logo-pdf.gif

 Diagrammi P&I  (ver 1.0, giugno 2011)

 

 

 

MATERIALE DIDATTICO INERENTE LE ESERCITAZIONI IN AULA

 

 

Filetype

Esercizio

Esercitazione di introduzione alla simulazione di sistemi controllo in ambiente Matlab-Simulink.

Caso di studio:  progetto di un cruise control

system.

Files di corredo

logo-pdf.gif

 

Esercitazione Cruise Contro

 

 

 

Files.zip

 

 

Filetype

Esercizio

Esercitazione sul tracciamento e sulla interpretazione del luogo delle radici

Files di corredo

logo-pdf.gif

 

Esercitazione Luogo delle radici–TESTO

Esercitazione Luogo delle radici–TESTO&SOLUZIONE

 

 

Es29Mar2011_MDL.mdl

Es29Mar2011_M.m

Filetype

Esercizio

Esercitazione sulla taratura dei PID secondo Ziegler e Nichols

Files di corredo

logo-pdf.gif

 

Esercitazione ZieglerNichols–TESTO

Esercitazione ZieglerNichols –TESTO&SOLUZIONE

 

 

Ques1.mdl

 

 

Filetype

Esercizio

Esercitazione su sistemi con ritardo e predittore di Smith

Files di corredo

logo-pdf.gif

 

Slides

 

 

FileZIP

 

 

MATERIALE DIDATTICO INERENTE LE ATTIVITA’ DI LABORATORIO

 

 

Filetype

Esercitazione in laboratorio – sistema “3 tank”

logo-pdf.gif

EsercitazioneLaboratorio 3TANK–TESTO

 

logo-pdf.gif

 

3 Tank User Manual

 

http://www.diee.unica.it/~pisano/laboratorio_file/image012.jpg

 

TEST1

File Simulink per la risoluzione del TEST 1

 

 

 

MATERIALE DIDATTICO DI PREPARAZIONE ALLE PROVE INTERMEDIA E FINALE



Filetype

Esercitazione

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQqQvrRAepDLhZVM9VZVJC3JsQg72JPh8_Y38j-JvdtdV7eZ_0B

Esercizi di preparazione alla prova intermedia (2014)  

Testo (file PDF)

 

Prova intermedia 2016

 

 

 

 

Filetype

Esercitazione

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQqQvrRAepDLhZVM9VZVJC3JsQg72JPh8_Y38j-JvdtdV7eZ_0B

Prova finale (2014)  

Testo (file PDF)

 

 

 

MATERIALE DIDATTICO ADDIZIONALE

 

 

Filetype

Diagrammi e carte:

Carte e diagrammi per la sintesi in frequenza

Files di corredo

logo-pdf.gif

 

Diagramma Universale

Curva Sovraelongazione_vs_Smorzamento

Curve Sovraelongazione vs. Margine di Fase

Curve Smorzamento vs. Margine di Fase

Curva Modulo alla Risonanza vs. Margine di fase

Curva Modulo alla Risonanza vs. Smorzamento

 

 

 

Filetype

Esercizio

Esercitazione sulla sintesi per tentativi nel dominio della frequenza

Files di corredo

logo-pdf.gif

Testo e soluzione

 

 

Es29MAggio2012_Svolgimento.m

Antipatrice.m

Attenuatrice.m

 

 

Filetype

Dispensa

Files di corredo

logo-pdf.gif

Tracciamento dei diagrammi di Bode

Dispensa del Prof. R Zanasi. (Univ. Modena e Reggio Emilia)  PDF

Dispensa dei Proff. Lanari ed Oriolo (Univ Roma La Sapienza) PDF

Bode_delay.m

F.m

 

 

 

Avvisi

 

 

 

NEW  Lezioni 7-8 novembre 2017

 

La lezione di martedi 7 novembre non avrà luogo.

La lezione di mercoledi 8 novembre si svolgera in aula L dalle ore 17 alle ore 19, e sarà una lezione teorica che sostituisce l’esercitazione originariamente prevista.

 

 

 

Esiti prova finale 31 gennaio 2017

 

Confermare per e-mail l’accettazione del voto finale

 

 

Cognome e nome

Esito prova intermedia

Esito prova finale

Voto finale

Cabiddu Valentina

28

29

29

Farigu Maurizio

29

30

30

Leoni Roberto

30

29

30

Melis Maurizio

29

30

30

Curreli Gianluca

28

29

29

Putignano Marilena

27

30

29

Flore Matteo

28

30

29

Licheri Fabio

29

28

29

Petretto Davide

29

30

30

Piredda Mattia

28

29

29

 

 

 

Prova finale gennaio  2017

 

La prova finale si svolgerà martedi 31 gennaio 2017 a partire dalle ore 15 presso il Laboratorio LIDIA software.

 

 

Esiti prova intermedia 30 novembre 2016

 

Cognome

Nome

Voto

Loi

Gabriela

28

Cabiddu

Valentina

28

Licheri

Fabio

29

Culurgioni

Corrado

23

Melis

Maurizio

29

Farigu

Maurizio

29

Petretto

Davide

29

Serra

Fabio

insufficiente

Gullì

Giuseppe

insufficiente

Piredda

Mattia

28

Curreli

Gianluca

28

Flore 

Matteo

28

Sulas

Andrea

insufficiente

Doneddu

Fabio

insufficiente

Putignano

Marilena

27

Leoni

Roberto

30

Pintus

Marco

24

 

 

Esiti prova finale 20 gennaio 2016

 

Confermare per e-mail l’accettazione del voto finale

 

Voto prima prova intermedia

20/11/2015

Voto seconda prova intermedia

20/01/2016

Voto finale

Mario Carta

30

30 e lode

30 e lode

Andrea Zoccheddu

28

30

29

Alessandra Siragusa

Insufficiente

-

-

Maura Grussu

26

29

28

Nicola Argiolas

24

-

-

Filippo Deriu

27

30 e lode

29

Marco Bressan

29

30 e lode

30

Nicola Sardu

30 e lode

30 e lode

30 e lode

Andrea Marroccu

29

29

29

 

 

Prova finale gennaio 2016

 

La prova finale si svolgerà mercoledì 20 gennaio 2016 alle ore 9 presso il Laboratorio Software LIDIA.

 

 

Inizio lezioni AA 2015-2016

Le lezioni del corso “CONTROLLI AUTOMATICI” per il secondo anno della LM in ing. Meccanica avranno inizio Venerdì 2 ottobre 2015, alle ore 8 come da orario ufficiale.

La prima lezione si svolgerà presso l’aula Beta.

 

 

 

 

Esiti seconda prova intermedia 16 giugno 2014

 

Voto prima prova intermedia

30/4/2014

Voto seconda prova intermedia

16/6/2014

Voto finale

Danilo Cera

24

26

25

Mario Peddis

25

26

26

Nora Cadau

27

28

28

Giuseppe Grussu 

29

30

30

Andrea Giulio Napoli 

28

29

29

Stefano Manca

27

30

29

 

 

Ultime esercitazioni A.A. 2013/2014  presso il Laboratorio di Automatica

 

 

L’ultima esercitazione di laboratorio inerente il sistema idraulico a tre serbatoi si svolgerà in due gruppi distinti secondo il seguente calendario:

 

Gruppo 1: mercoledi 4 giugno h:15-18

Gruppo 2: giovedi 5 giugno h:15-18

 

Si invitano gli studenti a coordinarsi per ripartirsi in due gruppi la cui numerosità sia il più possibile omogenea.

Si rimarca la presenza, in questa pagina, di materiale esplicativo inerente l’esercitazione.

 

 

Seconda prova intermedia A.A. 2013/2014

 

La seconda prova intermedia si terrà lunedi 16 giugno 2014 alle h 9:00 in Aula I.

Gli studenti ammessi sono invitati a riconsultare questa pagina qualche giorno prima della prova per eventuali variazioni di aula.

 

 

Esiti prova intermedia 30 aprile2014

 

Danilo Cera

24

Sergio Madau

20

Mario Peddis

25

Nora Cadau

27

Giuseppe Grussu 

29

Giovanni Monni  

INSUFFICIENTE

Meleddu Daniele

INSUFFICIENTE

Efisio Pani

19

Maura Grussu

INSUFFICIENTE

Veronica Goddi

INSUFFICIENTE

Claudio Gioriani

21

Andrea Giulio Napoli 

28

Stefano Manca

27