ECTS - University of Pisa
Il corso si pone l’obbiettivo di fornire allo studente le competenze necessarie alla progettazione e allo sviluppo di sistemi meccatronici per applicazioni di automazione industriale, trasporti, energia e in sistemi autonomi. In particolare, verranno trattate le principali tecniche di progettazione, implementazione e verifica di sistemi meccatronici, tra cui: la progettazione “model based”, la sintesi automatica del codice per microcontrollore e la verifica tramite tecniche “Model in the Loop”, “Software in the Loop”, “Processor in the Loop” e dimostratori in scala del modello.
The aim of the course is to provide the student with tools needed to design and develop a mechatronic system for industrial automation, transport, energy management and autonomous systems. In particular, the course presents the main tools and techniques to design and test a mechatronic system such as: model-based design, Automatic Code Generation, Model in the Loop, Software in the Loop, Processor in the Loop.
Le conoscenze acquisite verranno verificate tramite un esame orale.
The acquired knowledge will be verified with an oral test.
Lo studente acquisirà le capacità necessarie per la progettazione, implementazione e verifica di un sistema meccatronico. In particolare, inserito in un gruppo di lavoro, sarà in grado di eseguire uno studio simulativo del sistema per definirle le specifiche e scegliere gli approcci di progettazione, sviluppo e verifica più appropriati. Inoltre, lo studente svilupperà le capacità necessarie per l’utilizzo di software di modellazione, simulazione, sviluppo e verifica di sistemi meccatronici, come ad esempio, Matlab/Simulink e i relativi tools.
The student will acquire the skills needed to use the main used tools to model, design, develop, and test a mechatronic system, such as Matlab/Simulink.
Lo studente acquisirà le capacità necessarie per la progettazione, implementazione e verifica di un sistema meccatronico. In particolare, inserito in un gruppo di lavoro, sarà in grado di eseguire uno studio simulativo del sistema per definirle le specifiche e scegliere gli approcci di progettazione, sviluppo e verifica più appropriati. Inoltre, lo studente svilupperà le capacità necessarie per l’utilizzo di software di modellazione, simulazione, sviluppo e verifica di sistemi meccatronici, come ad esempio, Matlab/Simulink e i relativi tools.
The skills will be verified modelling, designing, and testing a mechatronic system or a part of it implemented as final project. Moreover, a project report will be required, and it will discuss in the oral test.
Viene suggerita la frequenza assidua delle lezioni e l’esercitazione a casa per lo sviluppo delle capacità necessarie al corretto uso degli ambienti di progettazione e sviluppo visti a lezione.
Class attendance and the completing of the assigned exercises at home are strongly suggested.
Non è prevista una verifica specifica, né la registrazione delle presenze.
Assessment of behaviors is not foreseen.
Corsi di elettronica di base.
Basic courses of electronics
Il corso è costituito da lezioni frontali ed esercitazioni. Nelle prime verranno trattati gli aspetti teorici che saranno poi implementati tramite l’uso di sistemi software/hardware specifici nelle esercitazioni. Inoltre, sarà richiesto lo sviluppo di un progetto finale da sviluppare in gruppo. Quest’ultimo consentirà di implementare e auto-verificare le competenze e capacità acquisite e di stimolare le soft skills di “Teamwork” e "Problem Solving”.
Introduzione ai sistemi Meccatronici.
Presentazione di alcuni esempi di sistemi meccatronici e definizione della loro architettura di base.
Richiami sui concetti, dispositivi e sistemi di controllo di semplici attuatori meccanici.
Richiami sui concetti, dispositivi e sistemi elettronici che solitamente sono utilizzati all’interno di sistemi meccatronici, come ad esempio: sensori, sistemi di comunicazione e gestione dell’alimentazione.
Richiamo sulle reti sequenziali per l’implementazione di algoritmi di controllo.
Tecniche di progettazione di sistemi meccatronici
Introduzioni alle tecniche utilizzate nella progettazione di sistemi meccatronici.
Progettazione “model based”.
Modellazione e simulazione dei componenti base di un sistema meccatronico con l’introduzione dell’ambiente di sviluppo matlab/simulink.
Implementazione di macchine sequenziali per lo sviluppo di algoritmi di controllo e introduzione al tool “State Flow” di matlab/simulink.
Generazione automatica del codice in matlab/simulink per microcontrollori.
Tecniche di verifica di sistemi meccatronici
Introduzione alle tecniche di verifica di sistemi meccatronici: “Model in the Loop”, “Software in the Loop”, “Processor in the Loop” e più in generale “Hardware in the Loop”.
Implementazione delle tecniche di verifica all’interno dell’ambiente di sviluppo matlab/simulink.
Sviluppo del progetto finale
Introduction of mechatronic systems
Main design techniques of Mechatronic systems
Test techniques
Develop of the final project
Patrick O.J. Kaltjob, "Mechatronic Systems and Process Automation - Model-Driven Approach and Practical Design Guidelines", Taylor & Francis Ltd, 2020;
David Alciatore, "Introduction to Mechatronics and Measurement Systems", McGraw-Hill Education, 2018;
Manuali, workshop, guide su Matlab/Simulink - https://it.mathworks.com/
NXP Model-Based Design Toolbox (MBDT) - https://www.nxp.com/design/automotive-software-and-tools/
Il corso prevede la frequenza, soprattutto, dell’esercitazioni e per il progettino finale. Tuttavia, in caso di necessità, gli aspetti teorici possono essere acquisiti in autonomia partendo dal materiale didattico messo a disposizione o fornito all’occorrenza dei docenti. Inoltre, sarà possibile concordare con i docenti le attività sperimentali e il progetto finale da svolgere in autonomia.
L’esame finale prevederà la valutazione del progetto finale, del relativo report e della sua discussione in una prova orale. Quest’ultima verrà utilizzata anche per valutare le competenze e le capacità acquisite durante il corso.
The final oral test will include the discussion of the design chooses of the final poject and the assessment of the acquired Knowledges and skills.
