Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Federica VERDINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2021-2022
Anno regolamentoAnno regolamento: 2020-2021
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/04 - AUTOMATICA
Lingua italiana
Italian language
Algebra delle Matrici, Trasformate di Laplace, Trasformazioni di coordinate su spazi vettoriali lineari
Algebra of matrices, Laplace Transform, coordinate transformations on linear vector spaces
Corso di 72 ore di didattica frontale:
• Lezioni frontali, 48 ore
• Esercitazioni, 24 ore
Course of 72 hours:
• Theoretical lessons, 48 hours
• Exercises, 24 hours
L’insegnamento permette di apprendere:
1- elementi di analisi dei sistemi LTI con lo stato e di sintesi con reazione dallo stato ;
2- la teoria classica del controllo a controreazione, SISO, tempo-continuo.
Consentirà inoltre di acquisire abilità di analisi e sintesi nel dominio di frequenza, di variabile complessa, del tempo anche con uso di MATLAB
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Nell'ambito della formazione Ingegneristica di Base, relativa ad Ingegneria dell’Informazione, l’insegnamento fornirà -la conoscenza degli elementi di analisi di sistemi lineari e stazionari; - la teoria classica del controllo a controreazione, single-input-single-output (SISO), tempo-continuo.
Consentirà di acquisire abilità di analisi e sintesi nel dominio della frequenza e della variabile complessa, per sistemi SISO a tempo continuo anche con uso di MATLAB. Lo studente sarà in grado di utilizzare tools per la progettazioni di controllori.
Competenze trasversali.
Lo studente dovrà di essere in grado di valutare criticamente soluzioni operative differenti al fine di individuare la più adeguata agli obiettivi da perseguire. Dovrà inoltre essere in grado di spiegare/discutere le motivazioni delle scelte fatte.
Knowledge and Understanding.
Learn: 1 - Elements of analysis of LTI systems with state and synthesis with reaction to the state; 2 - the classical theory of feedback control, SISO,
continuous-time.
Acquire skills of analysis and synthesis in the frequency domain, complex variable, time also with the use of MATLAB
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The course will provide the basic knowledge of- the foundamentals of analysis of linear and stationary systems with the state; -the classical theory of
control feedback, single-input-single-output (SISO), continuous-time.
The course will allow to acquire skills of analysis and synthesis in the frequency domain and of the complex variable s, for time continous SISO systems also with use of MATLAB.
Students will be able the use Control-Systems Matlab tools.
Transversal Skills.
The student should be able to critically evaluate different practical solutions in order to identify the most appropriate objectives to be pursued.
1 Elementi di analisi e sintesi dei sistemi tempo continuo in spazio di stato
- Definizione di sistema tempo continuo; classificazione, proprietà di stazionarietà, regolarità e linearità.
- Calcolo della risposta libera e forzata di sistemi tempo continuo regolari, stazionari e lineari sia nel dominio del tempo che nel dominio di Laplace.
- Stabilità. Definizioni e condizioni
- Risposta permanente e transitoria
- Risposta armonica.
- Proprietà strutturali
- Sintesi tramite allocazione degli autovalori.
2 Analisi e sintesi nel dominio della frequenza e della variabile di Gauss di sistemi un ingresso-una
uscita, tempo continuo
- Analisi dei sistemi descritti da rappresentazioni ingresso uscita
- Criteri per la stabilità (Nyquist e Routh)
- Comportamento di regime permanente
- Comportamento transitorio
- Sintesi per tentativi nel dominio della frequenza
- Sintesi per tentativi nel dominio della variabile complessa
-regolatori industriali
Esercitazioni (24 Ore)
1.Svolgimento casi pratici
- Definizione di sistemi nello spazio di stato; calcolo della risposta libera e forzata;
- Valutazione della stabilità interna ed esterna;
- Analisi delle proprietà strutturali in sistemi lineari stazionari
- Assegnazione degli autovalori con sintesi con reazione dallo stato
- Studio della stabilita con il criterio di Nyquist;
- Analisi della risposta armonica con Diagrammi di Bode;
- Risoluzioni di casi con sintesi per tentativi nel dominio della frequenza; Diagrammi di Nichols;
- Risoluzioni di casi con sintesi nel dominio di Laplace (luogo delle radici);
1.Analysis and design fundamentals for dynamic systems continuous time in the state-space
- Definition of dynamic systems regular, time invariant, linear,
- Response in free and forced conditions in time and in Laplace domain
- Natural (impulse) response decomposition in natural modes and response calculation via Laplace transform;
- Stability: definition and conditions;
- Steady-state and transient response;
- Frequency response;
- Structural properties of a dynamic system;
- Eigen-values allocation design techniques.
2. Frequency response analysis and design; Root locus design.
- Transfer function analysis;
- Nyquist and Routh criteria;
- Steady-state behaviour under polynomial and sinusoidal inputs;
- Transient behaviour;
- Frequency domain design of servo-systems;
- Root locus design of servo-systems;
- Industrial regulators characters and tuning
Exercise (24 hours)
1. Solution of some practical cases related to
- State space representation of dynamic systems; calculation of natural and forced response;
- Evaluation of internal stability and BIBO stability of a dynamic system;
- Evaluation of structural properties of a dynamic system;
- Eigenvalues assignment design technique;
- Nyquist criterion for stability evaluation of closed loop system;
. Bode and Nichols diagrams
- Frequency domain design of servo-systems;
- Root locus design of servo-systems;
La valutazione di quanto appreso si svolge come esame finale (alla conclusione del corso). L'esame prevede lo svolgimento di una prova scritta e di una orale: la prima potrà essere o una singola prova finale con due esercizi o due parziali, con un esercizio ciascuno, da sostenere durante il corso. La seconda prova consisterà in due quesiti orali. Durante il corso infatti si svolgeranno due parziali, uno a circa metà del corso e uno alla fine, la cui valutazione e l'eventuale superamento costituiranno una prova equivalente al solo scritto finale. La partecipazione alle due prove parziali non è obbligatoria e la valutazione verrà tenuta valida per gli appelli di giugno e luglio.
Requisito minimo per accedere alla 2 domande orali è aver conseguito un voto almeno pari a 4 alla domanda scritta o alla somma delle valutazioni dei due parziali.
Si intende per svolgimento il conseguimento dei risultati numerici e non la semplice impostazione della soluzione.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Lo studente dovrà mostrare di aver raggiunto un livello di competenza tale da renderlo capace di spiegare gli aspetti teorici appresi e di impiegare in modo sicuro le abilità operative conseguite
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale sarà attribuito in trentesimi. Le due prove scritte parziali avranno un punteggio massimo di cinque ciascuna e ciascuna verrà considerata valida se lo studente avrà conseguito in esse almeno una valutazione pari o superiore a 2. Il voto finale, che equivarrà alla sola domanda scritta, avrà le somma delle valutazioni delle 2 domande parziali. Chi non avrà partecipato ai parziali o la valutazione cumulativa di essi non sia pari o superiore a 4, potrà svolgere uno scritto come prova complessiva la cui valutazione andrà da 0 a 10. Ognuna delle due domande orali sarà valutata da 0 a 10. Il voto finale risulterà dalla somma dei voti della domanda scritta, ottenuta durante lo scritto o data della somma dei due parziali, e dai voti di ciascuna delle 2 domande orali.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Una valutazione pari a 0 in una domanda implica la ripetizione dell' esame. Inoltre se emergeranno gravi lacune sui prerequisiti del corso la domanda sarà valutata 0. Una valutazione pari a 10 corrisponde alla dimostrazione di piena conoscenza dell' argomento trattato e delle sue interconnessioni con gli altri argomenti del corso. L' attribuzione della lode corrisponde alla dimostrazione di una piena padronanza degli argomenti.
Learning Evaluation Methods.
It consists in three questions. One of the three questions will be answered in writing, because it concerns the solution of control design and analysis problems. Solution is here meant as the correct determination of the numerical values required by the question. The wirtten question will be a unique question composed by 2 exercises at the end of the course or two written questions, one in the middle and one at the just before the end of the course. If the students will pass the partial written questions or the final written question, they will access the oral test. The evaluation of the 2 partial written questions will be held for the June and July exams.
A rate greather than (or equal to) 4, after the final question or as the sum of the two partial questions, is required to support the oral questions
Learning Evaluation Criteria.
The students have to reach the ability to explain the learned theoretical aspects and to gain a level of competence to use the learned skills.
Learning Measurement Criteria.
The final mark will be given /30.
The mark of each partial question will be from 0 to 5 and the minimum rate will be 2. The final evaluation of the two partial questions will be the sum and the minimun evaluation for having the possibility to take the oral questions is 4.
The only written question, will be assessed from 0 to 10 as each of the two oral questions and the minimun evaluation for having the possibility to take the oral questions is 4.
The final mark will be the sum of three marks (one from the written and two from the oral questions).
Final Mark Allocation Criteria.
A rating of 0 in question involves the repetition of the examination. An evaluation of 10 corresponds to demonstrate full knowledge of the matter. The attribution of lode is a full demonstration of mastery of the topics
Rinaldi, Picardi "I sitemi lineari: teoria , modelli, applicazioni" Città Studi Edizioni
Ruberti, Isidori, "Teoria dei Sistemi" Bollati-Boringhieri
Isidori, "Sistemi di controllo" Siderea
Ruberti,Isidori "Teoria della stabilità". Siderea
Franklin, et al "Feedback control of Dynamic systems",Addison-Wesley, 2002,EdiSES
K.J. Astrom,T. Hagglund "PID Controllers: Theory,Design and Tuning" ,2nd ed. Research Triangle Park,NC: Instrum.Soc. mer.,1995
Shinners: "Modern control system theory and applications", Addison Wesley
Fondamenti di Automatica-Richiami, Corradini, Orlando
https://learn.univpm.it
Rinaldi, Picardi "I sitemi lineari: teoria , modelli, applicazioni" Città Studi Edizioni
Ruberti, Isidori, "Teoria dei Sistemi" Bollati-Boringhieri
Isidori, "Sistemi di controllo" Siderea
Ruberti,Isidori "Teoria della stabilità". Siderea
Franklin, et al "Feedback control of Dynamic systems",Addison-Wesley, 2002,EdiSES
K.J. Astrom,T. Hagglund "PID Controllers: Theory,Design and Tuning" ,2nd ed. Research Triangle Park,NC: Instrum.Soc. Amer.,1995
Shinners: "Modern control system theory and applications", Addison Wesley
Fondamenti di Automatica-Richiami, Corradini, Orlando
https://learn.univpm.it
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
P.I. 00382520427