ECTS - University of Pisa
Il corso si propone di fornire agli studenti ed alle studentesse gli elementi fondamentali della modellistica e del controllo di sistemi, impianti e macchine utilizzate nei processi industriali della carta e del cartone. Lo scopo è quello di rendere il comportamento dei sistemi dati conforme a specifiche di funzionamento assegnate.
Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci). Il modulo si propone poi di fornire agli studenti una panoramica sui sistemi di controllo avanzato usati nelle industrie di processo (con un focus sull'industria della carta e del cartone).
The course aims to provide students with the fundamental elements of automatic systems theory for the purpose of analyzing the main properties of dynamic systems, such as encountered in machines and plants for the production of paper and/or cardboard, and the design of control systems to make their behavior comply with given specifications.
Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci). The aim is to provide students with an overview and a thorough insight into the advanced control systems used in the process industries (with focus on Pulp&Paper industry).
Discussione orale, con la possibilità per lo studente di presentare un elaborato personale dove gli strumenti del corso vengono applicati ad un realistico caso applicativo.
Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci). Vengono svolte esercitazioni in classe allo scopo di verificare l'apprendimento delle conoscenze. Tali esercitazioni sono solitamente di natura numerica, attraverso l'utilizzo di opportuni linguaggi e codici di calcolo (Python e/o Matlab). Talvolta prevedono l'impostazione del metodo risolutivo dal punto di vista teorico
Oral exam, with the possibility for the student to present a research paper where s/he applies the tools studied in the course to the control of a machine or plant, typically one employed in the production of paper and cardboard.
Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci). Classroom exercises are carried out in order to verify the learning of the above-described knowledge. These exercises are usually of a numerical nature, through the use of appropriate languages and computational codes (Python and/or Matlab). Sometimes they provide the theoretical approach to the solving method.
Al termine del corso, lo studente/la studentessa saprà
Per il Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci):
At the end of the course, the student will be able to
Modulo II-A (3 CFU, Riccardo Bacci di Capaci). Students will acquire the following skills:
Lo studente dovrà dimostrare la capacità di usare gli strumenti software utilizzati durante il corso. Gli esercizi ricopriranno le tematiche necessarie a valutare le capacità oggetto del corso ed in particolare l’analisi di sistemi dinamici e il progetto di un controllore in grado di soddisfare a specifiche di funzionamento desiderate.
Modulo II-A. Gli esercizi proposti negli homework sono pensati in modo da poter verificare, sia qualitativamente che quantitativamente, l'acquisizione delle capacità sopra indicate.
In the exam, or in the preparation and exposition of the research paper, the student will be given the opportunity to use software tools (Matlab, Simulink) to demonstrate her/his skill in the design and verification of control systems.
Modulo II-A. The exercises proposed in the homeworks are designed so that you can verify both qualitatively and quantitatively the acquisition of the abovementioned abilities.
Al termine del corso lo studente/la studentessa sarà in grado di analizzare le caratteristiche principali dei sistemi dinamici con particolare dettaglio per i sistemi lineari stazionari a tempo continuo e di progettare un controllore nel dominio delle frequenze con tecniche che si avvalgono di strumenti quali il luogo delle radici ed i diagrammi di Bode.
Modulo II-A. Gli studenti acquisiranno sensibilità:
At the end of the course, the student will be able to analyze the main characteristics of industrial plants and machines from the viewpoint of their dynamic behavior and to design controllers in the frequency domain with techniques that use tools such as the roots locus and the Bode diagrams.
Modulo II-A. Students will acquire sensitivity:
La verifica dei comportamenti avviene attraverso una approfondita discussione durante l'esame orale.
Modulo II-A. Gli esercizi proposti negli homework e l'esame scritto sono pensati in modo da poter verificare l'acquisizione dei comportamenti sopra indicati.
Verification of behaviors occurs through an in-depth discussion during the oral exam.
Modulo II-A. The exercises proposed in the homework and the oral exam are thought to verify the acquisition of the above behaviors.
Sistemi di equazioni differenziali lineari e non lineari, algebra delle matrici (autovalori ed autovettori, diagonalizzazione di matrici), fondamenti di fisica.
Inoltre, per il modulo II-A: calcolo numerico, impianti di processo (della carta e del cartone)
Mathematics (differential equations, matrix algebra, notions of geometry). Basic knowledge of physics (mechanics, electromagnetism) and chemical engineering.
In addition, for Modulo II-A: numerical calculation, process plants (pulp & paper).
Le lezioni e le esercitazioni vengono svolte attraverso la didattica frontale in aula con uso di lavagna e occasionale proiezione di lucidi o filmati. Saranno anche svolte lezioni ed esercitazioni in aule informatiche con l’ausilio di calcolatori. Le attività di apprendimento avvengono seguendo le lezioni e partecipando alle discussioni in aula.
Modulo II-A. Vengono svolte lezioni frontali, anche con l'ausilio di slide. Vengono inoltre svolte esercitazioni numeriche in aula, guidate dal docente. La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è fortemente consigliata. Le slide (in Inglese) che coprono l'intero programma del corso, le esercitazioni numeriche ed eventuale altro materiale (articoli scientifici) sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma elearning. Il docente è disponibile settimanalmente per ricevimento degli studenti.
On-line, with use of blackboard and slides.
Modulo II-A. Frontal lessons are held, even with the help of slides. Classroom numerical exercises, led by the teacher, are also held. The course participation, though not mandatory, is strongly recommended.
The slides (in English) that cover the entire course program, numerical exercises and any other material (scientific articles) are made available to students on the elearning platform.
The teacher are available weekly for student reception.
If foreign students are present, the teachers are available to take classes in English.
Modulo II-A. Programma di massima
Introduction. Dynamic mechanical systems, regulation and control systems in industrial automation and modern machines.
(L: 3; E: 0)
Definitions and introductory notions. Continuous and discrete dynamic systems. Examples. Physical meaning of inputs, outputs, states. Block diagrams. System properties: linearity, stationarity, physical realizability.
(L: 6; E: 3)
Linear systems. Representations of linear systems (ordinary and partial differential equations, state space form, transforms and transfer functions). Solution of linear systems: free, forced, transient and permanent responses. Harmonic response of linear systems. Harmonic response diagrams (Bode, Nyquist).
(L: 7; E: 4).
Operating specifications of regulated systems. Concept and definitions of stability. Reasons for feedback: noise rejection, insensitivity to modeling errors, modification of dynamic behavior. Stability specifications, speed specifications and specifications Verification of the regulated system based on the open-loop characteristics.
(L: 6; E: 3)
State feedback and output feedback. Effects of the feedback on the fundamental properties. State feedback and output feedback. Corrective actions and networks. The root locus technique.
(L: 6; E: 3)
Sampled data systems. Sampling of signals and discretization of continuous dynamic systems: applications to the simulation and digital realization of regulators.
(L: 6; E: 4)
Computer-aided analysis and synthesis. Use of commercial SW packages for the analysis and simulation of dynamic systems (Matlab, Simulink).
(L: 0; E: 4)
Modulo II-A. Overview:
Modulo II-A.
Le slide che coprono l'intero programma del corso, le esercitazioni numeriche ed eventuale altro materiale (articoli scientifici) sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma elearning.
Module II-A:
Slides covering the entire course program, numerical exercises and any other material (scientific articles) are made available to students on the elearning platform.
Il corso è registrato e disponibile sui canali dell'ateneo
On-line Course
L'esame si svolge oralmente, in presenza o in connessione remota. Nella discussion orale sarà data la possibilità allo studente di presentare un elaborato personale dove gli strumenti del corso vengono applicati ad un realistico caso applicativo.
Modulo II-A. Homework assegnati e valutati (in itinere e/o a fine corso: da decidere). Prova orale finale.
Oral exam, with the possibility for the student to present a research paper where s/he applies the tools studied in the course to the control of a machine or plant, typically one employed in the production of paper and cardboard.
Module II-A. Homework assigned and evaluated (in the itinerary and/or at the end of the course: to be decided). Final oral exam.
Team di Microsoft Teams dove viene svolta (eventulamente) la lezione da remoto
Microsoft Teams team code: ... ; to be updated, if necessary
