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AUTOMATION

Internazionalizzazione della Didattica AUTOMATION

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0623300010
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
ELECTRICAL ENGINEERING FOR DIGITAL ENERGY
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2023
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
324ESERCITAZIONE
216LABORATORIO
SARA DUBBIOSO T Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO FORNISCE ALLO STUDENTE I METODI DI BASE PER L’ANALISI E IL CONTROLLO DEI SISTEMI DINAMICI.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
ANALISI DI SISTEMI DINAMICI A TEMPO CONTINUO, A TEMPO DISCRETO E AD EVENTI. COMPRENSIONE DELLE CARATTERISTICHE PRINCIPALI DEI SISTEMI DI CONTROLLO IN RETROAZIONE. PROGETTO DI CONTROLLORI IN RETROAZIONE CAPACI DI GARANTIRE LA STABILITÀ E MINIMIZZARE GLI ERRORI A REGIME. SINTESI DI ALGORITMI DI CONTROLLO DIGITALI EQUIVALENTI AD UN CONTROLLORE ASSEGNATO. REGOLATORI STANDARD. CONTROLLO SUPERVISIVO. SISTEMI SCADA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
ANALIZZARE SISTEMI DINAMICI ATTRAVERSO AMBIENTI DI SIMULAZIONE. PROGETTARE E REALIZZARE CONTROLLORI IN RETROAZIONE PER GARANTIRE LA STABILITÀ A CICLO CHIUSO E MINIMIZZARE GLI ERRORI A REGIME. PROGETTARE SUPERVISORI. VALIDARE IL PROGETTO UTILIZZANDO AMBIENTI DI SIMULAZIONE.
Contenuti
UNITÀ DIDATTICA 1 - SISTEMI DINAMICI TEMPO CONTINUO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/2/0)
- 1 (2 ore lezione): Introduzione ai sistemi dinamici: sistemi ad avanzamento temporale, sistemi ad eventi
- 2 (2 ore lezione): Sistemi dinamici lineari (evoluzione libera e risposta forzata) – Linearizzazione ed equilibrio - Rappresentazioni dello stato - Stabilità dei sistemi dinamici
- 3 (2 ore esercitazione): Ricerca di stati di equilibrio e linearizzazione intorno ad essi
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Modelli standard dei sistemi dinamici - Comprensione dei concetti di stato, di linearizzazione, di evoluzione libera, di risposta forzata, di stabilità
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Trovare gli stati di equilibrio per ingressi costanti. Linearizzare intorno ad uno stato di equilibrio. Cambiare la rappresentazione dello stato di un sistema.


UNITÀ DIDATTICA 2 - ANALISI MEDIANTE TRASFORMATA DI LAPLACE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/0/2)
- 1 (2 ore lezione): Risposta dei sistemi dinamici lineari - Antitrasformata delle risposte di un sistema dinamico lineare – Antitrasformata di funzioni razionali fratte – Modi di evoluzione – Criteri di stabilità
- 2 (2 ore laboratorio): Utilizzo di un ambiente di programmazione e calcolo numerico (MATLAB) per l’analisi della risposta di sistemi dinamici.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Utilizzo della trasformata di Laplace per calcolare la risposta di sistemi dinamici lineari - Rapporto tra autovalori della matrice dinamica e modi di evoluzione - Criteri di stabilità dei sistemi dinamici lineari.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Calcolo della risposta di sistemi dinamici lineari - Analisi della stabilità di sistemi dinamici lineari


UNITÀ DIDATTICA 3 - FUNZIONE DI TRASFERIMENTO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 3/0/3)
- 1 (3 ore lezione): Rappresentazioni della funzione di trasferimento – Risposta forzata e regime costante - Schemi a blocchi e calcolo della funzione di trasferimento complessiva per sistemi collegati in cascata, in parallelo e in retroazione – Realizzazione della funzione di trasferimento – Sistemi con ritardi temporali
- 2 (3 ore laboratorio):Utilizzo di un ambiente di programmazione e calcolo numerico (MATLAB) per l’analisi della risposta di sistemi dinamici interconnessi la cui struttura cambia in maniera discontinua
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Concetto di funzione di trasferimento, sue diverse rappresentazioni, collegamenti con le equazioni dinamiche del sistema. Sistemi realizzati con interconnessione di sottosistemi. Componenti transitorie e di regime della risposta forzata di un sistema
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Determinare dalla funzione di trasferimento le caratteristiche principali della risposta forzata. Calcolo della risposta di sistemi dinamici interconnessi la cui struttura cambia in maniera discontinua.


UNITÀ DIDATTICA 4 - RISPOSTA IN FREQUENZA
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 3/0/3)
- 1 (3 ore lezione): Teorema della risposta armonica - Rappresentazione grafica della G(jw) (diagrammi di Bode e scale degli assi, analisi dei fattori monomio, binomio e trinomio della funzione di trasferimento in termini di modulo e fase) - Diagrammi polari - Effetto di un ritardo temporale su diagrammi frequenziali
- 2 (3 ore laboratorio): Utilizzo di un ambiente di programmazione e calcolo numerico (MATLAB) per la rappresentazione grafica della G(jw) e l'analisi della risposta a segnali sinusoidali
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Risposta armonica. Concetto di diagrammi frequenziali
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Calcolo della risposta armonica - Tracciamento di diagrammi frequenziali

UNITÀ DIDATTICA 5 - SISTEMI DINAMICI TEMPO DISCRETO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/0/4)
- 1 (2 ore lezione): SISTEMI TEMPO DISCRETO: CLASSIFICAZIONE, STABILITA', CRITERI DI STABILITA' ASINTOTICA - ESEMPI
- 2 (2 ore lezione): FUNZIONE DI TRASFERIMENTO TEMPO DISCRETO. RISPOSTA FORZATA TRAMITE TRASFORMATA Z - Modi di evoluzione - Teorema del regime costante
- 3 (4 ore laboratorio): Utilizzo di un ambiente di programmazione e calcolo numerico (MATLAB) per l’analisi della risposta di sistemi dinamici a tempo discreto.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Modelli standard dei sistemi dinamici a tempo discreto. Equilibrio e linearizzazione - Utilizzo della trasformata zeta per calcolare la risposta - Rapporto tra autovalori della matrice dinamica e modi di evoluzione - Criteri di stabilità.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Trovare gli stati di equilibrio per ingressi costanti. Linearizzare intorno ad uno stato di equilibrio. Calcolo della risposta - Analisi della stabilità


UNITÀ DIDATTICA 6: CONTROLLO IN RETROAZIONE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 8/0/8)
- 1 (4 ore lezione): Vantaggi del controllo in retroazione - Specifiche per un sistema di controllo - Stabilità a ciclo chiuso
- 2 (2 ore lezione): Regolatori standard
- 3 (2 ore lezione): Schema di un sistema di controllo digitale e principali problematiche - Progetto di controllori digitali equivalenti e derivazione del corrispondente algoritmo di controllo.
- 4 (8 ore laboratorio): Utilizzo di un ambiente di programmazione e calcolo numerico (MATLAB) per il progetto di controllori digitali e realizzazione dei corrispondenti algoritmi di controllo
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Controllo in retroazione. Specifiche per un sistema di controllo. Criteri di progetto per controllori che soddisfano specifiche di regime e di stabilità a ciclo chiuso. Regolatori standard. Sistemi di controllo digitale.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
Progetto di controllori per il soddisfacimento di specifiche di regime e di stabilità a ciclo chiuso e realizzazione dei corrispondenti algoritmi di controllo.

UNITÀ DIDATTICA 7 – ANALISI E CONTROLLO SUPERVISIVO DI SISTEMI AD EVENTI DISCRETI (ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/ LABORATORIO 10/0/8)
1 – (2 ore lezione): LINGUAGGI FORMALI. AUTOMI A STATI FINITI DETERMINISTICI E NON DETERMINISTICI.
2 – (2 ore lezione): LINGUAGGIO ACCETTATO E GENERATO DA UN AUTOMA A STATI FINITI. MINIMIZZAZIONE DI UN AUTOMA A STATI FINITI. COMPOSIZIONE CONCORRENTE DI AUTOMI.
3 – (2 ore lezione): ESPRESSIONI REGOLARI. AUTOMI ASSOCIATI AD ESPRESSIONI REGOLARI. PROPRIETÀ DEGLI AUTOMI A STATI FINITI.
4 – (4 ore laboratorio) –IMPIEGO DI TOOL PER L’ANALISI DI SISTEMI AD EVENTI MEDIANTE AUTOMI A STATI FINITI.
5 – (2 ore lezione) – IL PROBLEMA DEL CONTROLLO SUPERVISIVO. SPECIFICHE DINAMICHE, STATICHE E QUALITATIVE.
6 – (2 ore lezione) – SINTESI DEL SUPEVISORE MONOLITICO PER SPECIFICHE DINAMICHE, STATICHE E QUALITATIVE.
7– (4 ore laboratorio) – ESERCITAZIONE SULLA SINTESI DEL SUPERVISORE.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
• ANALISI DI SISTEMI LOGICI AD EVENTI DISCRETI;
• PROGETTO DI SUPERVISORI PER GARANTIRE SPECIFICHE LOGICHE.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
• ANALISI DI SISTEMI LOGICI AD EVENTI UTILIZZANDO AMBIENTI DI SVILUPPO AL CALCOLATORE;
• PROGETTO DI SUPERVISORI PER SPECIFICHE LOGICHE UTILIZZANDO AMBIENTI DI SVILUPPO AL CALCOLATORE.



UNITÀ 8 – DISPOSITIVI ED ARCHITETTURE DI CONTROLLO (ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONI/ LABORATORIO 6/0/2)
1 – (2 ore lezione) – Dispositivi per il controllo diretto, distribuito e supervisivo: modalità di esecuzione di un algoritmo di controllo
2 – (2 ore lezione) – Sistemi SCADA
3 – (2 ore lezione) – Architetture di controllo.
4 – (2 ore laboratorio) – Esercitazione sulla configurazione di un sistema SCADA.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
•SISTEMI PER L’ACQUISIZIONE DATI, MONITORAGGIO E CONTROLLO DIRETTO E SUPERVISIVO.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
• CONFIGURARE PIATTAFORME SOFTWARE PER LA REALIZZAZIONE DI SISTEMI PER L’ACQUISIZIONE DATI, MONITORAGGIO E CONTROLLO DIRETTO E SUPERVISIVO.


TOTALE ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO (40/2/30)
Verifica dell'apprendimento
L'ESAME CONSISTE IN UNA VERIFICA SCRITTA SULLA CONOSCENZA E LA COMPRENSIONE DEGLI ASPETTI METODOLOGICI E SULLA CAPACITA' DI APPLICARE LA CONOSCENZA ACQUISITA, IN AGGIUNTA, UN COLLOQUIO ORALE POTREBBE ESSERE RICHIESTO.

IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE, PUR DIMOSTRANDO APPLICAZIONE NELLO STUDIO, DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI STUDIATI, NE HA UNA LIMITATA CONOSCENZA E PRESENTA UNA SCARSA CAPACITÀ ESPOSITIVA.

IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI INDIVIDUANDO I METODI PIÙ APPROPRIATI.

LA LODE VIENE ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE, OLTRE A CONSEGNARE PROVE COMPLETAMENTE CORRETTE, ABBIANO PRESENTATO CON ESTREMA CHIAREZZA LE METODOLOGIE UTILIZZATE.

A SEGUITO DI INDICAZIONI DEL CONSIGLIO DIDATTICO, POTREBBE ESSERE PREVISTA UNA PROVA INTRACORSO CHE SARA' VALIDA AI FINI DEL VOTO FINALE.
Testi
F. BASILE, P. CHIACCHIO, LEZIONI DI AUTOMATICA, MAGGIOLI EDITORE, 2021, ISBN: 978-88-916-4756-6.

P. CHIACCHIO, F. BASILE, TECNOLOGIE INFORMATICHE PER L’AUTOMAZIONE, MC GRAW HILL, 2004.

A. DI FEBBRARO, A. GIUA, SISTEMI AD EVENTI DISCRETI, MCGRAW-HILL, 2002.

MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO.
Altre Informazioni
Il corso è tenuto in inglese.
Orari Lezioni

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