Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
David SCARADOZZI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM12] INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'AUTOMAZIONE Master Degree (2 years) - [IM12] COMPUTER AND AUTOMATION ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2021-2022
Anno regolamentoAnno regolamento: 2020-2021
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/04 - AUTOMATICA
Italiano
Italian
Fondamenti di controlli automatici, informatica, elettronica
Basic notions of automatic control, computer sciences, electronics
72 Ore:
• Lezioni di Teoria, 21 ore
• Esercizi in Laboratoiro, 51 ore
72 Hours:
• Theoretical lessons, 21 Hours
• Practical lessons and exercise, 51 Hours
Nel corso si approfondiscono gli elementi teorici per la progettazione e l'ottimizzazione di sistemi di controllo avanzati che siano
maggiormente performanti in caso di complesse situazioni operative reali. L’insegnamento fornisce agli studenti conoscenze su
principi e tecniche di progettazione di dispositivi e/o sistemi meccatronici e cyber-fisici, favorendo l’acquisizione della necessaria
pratica nella loro realizzazione. Verrà sviluppata la capacità di comprendere e valutare criticamente l’adeguatezza di soluzioni
meccatroniche a problematiche applicative con particolare riguardo agli aspetti di controllo.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente acquisisce la capacità di comprendere e formalizzare specifiche problematiche inerenti il filtraggio ottimo, la progettazione
di dispositivi e/o sistemi meccatronici e cyber-fisici a partire dalla descrizione dei requisiti che essi devono soddisfare. Nel corso si
apprenderà come utilizzare, in pratica, conoscenze acquisite in precedenza negli ambiti dell’Automatica, dell’Informatica e
dell’Elettronica, completandole, ove occorra, con nozioni di base di altre discipline ingegneristiche. Si aumenteranno le capacità di
organizzare e realizzare sistemi complessi, rispettando le specifiche di progetto. Il Corso sviluppa la capacità di valutare il lavoro
compiuto e le soluzioni trovate attraverso la validazione e la sperimentazione.
Competenze trasversali.
Lo studente sviluppa la propria capacità di apprendere, attraverso la formalizzazione di una problematica concreta, la progettazione e
realizzazione di dispositivi e/o sistemi meccatronici o cyber fisici che la risolvono. Lavorando in gruppi di tre/quattro individui, lo
studente valuterà singolarmente ed in gruppo la completezza e l’adeguatezza della propria preparazione. Nel completare il corso, il
discente rafforzerà l’autonomia di giudizio nell’impostare e risolvere problematiche interdisciplinari, nel valutare in modo critico le
risorse personali e del gruppo e nell’organizzare il lavoro in modo da rispettare le consegne. Particolare importanza sarà data al
perfezionamento di gestione attrezzature e materiali, alla capacità comunicative e di descrizione delle soluzioni trovate ai problemi
considerati e al presentare il proprio lavoro in maniera critica.
Knowledge and Understanding.
The course has the aim to increase the knowledge related to the problems of optimal filtering and control of engineering interest,
referred to more general operative situations. The course provides students with knowledge about design and control techniques of
mechatronic devices and/or cyber-physical systems. The course facilitates the acquisition of the necessary practice in real-time
systems development and it develops the ability to understand and to assess the adequacy of mechatronic solutions to real problems
with regard to the optimal filtering and control aspects.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Students acquire the ability to understand and to formalize specific issues concerning the design of devices and/or mechatronic and
cyber-physical systems starting from a description of the requirements. They learn to use the knowledge previously acquired in the
area of automation, computer science and electronics - adding, if appropriate, basics notions of other engineering disciplines – in order
to organize and perform all activities required to design specific devices and/or mechatronic or cyber-physical systems. Students
develop their ability to assess the proposed solutions and the results of their work by validation and testing.
Transversal Skills.
By formalizing a problem and designing a device and/or mechatronics and/or cyber-physical system that solves it, students, working in
groups of three/four individuals, develop their ability to learn by doing the completeness and adequacy of their knowledge. The
students improve by evaluating in a critical way their own resources and those of the group in organizing the work so as to respect
assignments. A particular focus has devoted to managing equipment and materials and reporting.
1. Richiami della progettazione dei sistemi di controllo
2. Richiami di implementazione di sistemi di controllo in real-time
3. Aspetti base della progettazione Meccatronica
4. Metodologie di progettazione e sviluppo di progetti meccatronici complessi
5. Metodologie di validazione di progetti meccatronici complessi
a) Aspetti base della progettazione di sistemi Cyber-Fisici
b) Metologie di progettazione mediante l’uso di sistemi x-In-The-Loop e Digital Twins
i) Richiami di filtraggio ottimo
ii) FdK esteso / nn lineare/ filtraggio di segnali / UKF ed applicazioni
iii) Implementazione di sistemi di controllo LQR e LQG in sistemi reali
1. Review of the control systems design
2. Review of implementation of real-time control systems
3. Basic aspects of Mechatronic design
4. Design and development methodologies for complex mechatronic projects
5. Validation methodologies for complex mechatronic projects
a) Basic aspects of Cyber-Physical systems design
b) Design methods through the use of x-In-The-Loop and Digital Twins systems
i) Review of optimal filtering
ii) Extended Kalman Filter / Non-Linear systems filtering / signals filtering / UKF and applications
iii) Implementation of LQR and LQG control systems in real systems
Oltre all'approfondimento teorico, è richiesto lo svolgimento un lavoro di gruppo (max 3 studenti per gruppo) consistente nella progettazione, realizzazione e messa a punto da parte dell’intera classe di uno o più dispositivi o componenti meccatronici che soddisfino un insieme di specifiche indicate dal docente e raggiungano determinate prestazioni funzionali. Il lavoro deve essere documentato, specificando il contributo del singolo studente, da report periodici in inglese che vengono discussi col docente e da una relazione riassuntiva finale in inglese che viene illustrata nel corso di una prova orale, anche con l’ausilio di filmati e/o diapositive e/o dimostrazioni pratiche.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Il lavoro svolto viene valutato secondo i seguenti criteri - assiduità, capacità di interazione col gruppo, rispetto delle tempistiche - capacità di inquadrare, analizzare e sintetizzare la problematica - capacità di progettare e realizzare soluzioni ai problemi considerati - adeguatezza delle soluzioni proposte in relazione alle specifiche - capacità di documentare il lavoro svolto attraverso i report e la relazione finale. - chiarezza e ampiezza di presentazione nel corso della prova orale. padronanza dei temi affrontati e chiarezza di esposizione.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Per ciascuno dei precedenti criteri viene assegnato un punteggio da 0 a 6 punti, in funzione della seguente scala: - totalmente mancante: 0 punti - non sufficiente in modo grave (mancanza di capacità, errori e/o lacune sostanziali): 1/3 punti - non sufficiente in modo lieve (errori e/o lacune marginali): 3/4 punti - sufficiente (sostanziale assenza di errori e/o lacune): 4/5 punti - buona (assenza di errori e/o lacune): 6 punti - ottima (dimostrazione di elevate capacità)
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale è dato dalla somma dei punteggi conseguiti per ogni criterio. La lode è attribuita al candidato che oltre ad ottenere il punteggio di 30/30 abbia dimostrato nelle risposte completa padronanza delle nozioni e degli strumenti utilizzati.
Learning Evaluation Methods.
Students are required to perform a team work (normally 3 students per team) consisting in the design, implementation and development by the entire class of one or more mechatronic devices that meet a set of specifications and perform accordingly. The work must be documented, specifying the contribution of the individual student, by means of periodic reports in English, that are discussed with the teacher, and by means of a final summary report in English, that is illustrated during a final oral examination, with the help of video and/or slides and/or practical tests.
Learning Evaluation Criteria.
The work is evaluated according to the following criteria: ability to define formally, to analyze and to summarize practical design, construction and testing in relation to mechatronic problems; ability to document the work done through periodic reports and final presentation; clarity and correcteness of the final presentation; ability to work in team.
Learning Measurement Criteria.
Grade for each of the above criteria is as following: - totally missing: 0 points –not sufficient (lack of competence, substantial errors and/or substantial gaps): 1/3 point(s) – moderately not sufficient (marginal errors and/or marginal gaps): 3/4 points - sufficient (absence of substantial errors and/or substantial gaps): 4/5 points - good (absence of errors and/or gaps): 6 points – very good (high competence)
Final Mark Allocation Criteria.
The overall grade is the sum of the gades obtained for each criterion. 30/30 cum Laude is for candidates who master completely the topics and are able to illustrate them clearly.
Dispense e materiale di consultazione fornito dal docente
Testi:
The Mechatronics Handbook – R. H. Bishop
Mechatronics – R. K. Rajput
Sito web del corso https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7841
Lecture notes and technical documentation provided by the teacher
Books:
The Mechatronics Handbook – R. H. Bishop
Mechatronics – R. K. Rajput
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7841
No.
No.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2021-2022
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
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