ECTS - University of Pisa
Lo studente che completa il corso acquisirà le seguenti conoscenze: la conoscenza dei principi di base di ingegneria dei sistemi; la modellistica matematica di sistemi dinamici e la sua correlazione con le leggi ed i principi fisici che ne descrivono il comportamento; la capacità di descrivere modelli dinamici basati su equazioni differenziali lineari e la loro concatenazione in eventi causa-effetto; il processo che gestisce la sintesi di sistemi di controllo classici per il miglioramento delle prestazioni; la capacità di uso delle basi matematiche e fisiche a problemi tipici di automazione e controllo.
The student who successfully completes the course will be able: - to understand the basic concept of systems engineering and its study in a unified analytical framework; - to correlate physical events to specific analytical models and to interconnect them in a rigorous cause-effect framework; - to analyze and design standard controllers for the modification of dynamic behavior of engineering-based components; - to use common mathematical tools for the representation of different physical and engineering events.
La preparazione dello studente verrà valutata mediante un esame orale. Gli elementi di valutazione sono: la capacità di comunicare in un linguaggio chiaro e formale tipico per la comprensione di problematiche di scienza ed ingegneria; la capacità di dimostrare la conoscenza del materiale del corso e di poter sviluppare la sintesi preliminare di un sistema di controllo classico; la capacità di comprensione delle problematiche concettuali del concetto di ingegneria di sistema e di automazione di processi fisici (industriali e non).
The student preparation will assessed during the oral exam. The primary elements of evaluation are: - The ability to communicate in a clear and formal language appropriate for the general understanding of science and engineering; - the capability to demonstrate the knowledge of the material with the solution of a control design problem, inclusive of its numerical implications; - The ability to discuss all the theoretical and engineering aspects that come into play in the above mentioned design and in relation to the whole course material; - The capability of showing a clear conceptual understanding of the overall engineering implications of the material presented in the course.
Methods:
Lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura preliminare di progetto di sistema di controllo lineare e di usare strumenti di calcoloi quali Matlab, per la validazione numerica dei risultati.
The student will be able to perform a preliminary synthesis of a classical control system (linear time invariant), and to verify the results using general purpose software such as Matlab.
La verifica delle capacità sarà effettuata durante le lezioni ed in sede di esame.
The verification will be done in the classroom and during the final exam.
Lo studente acquisirà una sensibilità alle problematiche di ingegneria dei sistemi, legate alla gestione di problemi di natura diversa ma accomunabili nella descrizione matematica.
The student will learn how to analyze engineering and non engineering processes in a systemic way based on common mathematical modeling.
La verifica verrà eseguita durante le lezioni ed in sede di esame.
The verification will be done in the classroom and during the final exam.
Lo studente deve avere le conoscenze di base di matematica e fisica fornite dai corsi propedeutici e le conoscenze di base per sostenere esami di livello universitario.
The student must have the prerequisite given by the basic calculus and physics courses, the knowledge of the material presented in earlier courses (as specified by the plan of study) and the general background to approach the sudy at the university level.
Il materiale del corso è presentato da lezioni frontali fatte con l'ausilio di slides e di presentazione alla lavagna. L'uso di computer/tablet viene fatto per illustrare materiale complementare disponibile in internet e per lo svolgimento di esercitazioni numeriche. Materiale didattico aggiuntivo può essere ottenuto in rete da siti nazionali e stranieri. Il docente è disponibile per supporto e ricevimento e per comunicazione mediante strumenti elettronici.
Delivery of the material: regular lectures in the classroom using blackboard and slides
Learning tools:
The attendance is not mandatory but highly suggested.
Materiale di base su algebra lineare, geometria, matrici, numeri complessi ed equazioni differenziali. Esempi di sistemi fisici; modellazione matematica mediante equazioni differenziali, spazio di stato e trasformata di Laplace; Stbilità, controllabilità e osservabilità, proprietà strutturali e realizzazioni; funzioni di trasferimento, diagrammi a blocchi, risposta temporale e risposta in frequenza; Luogo delle Radici, criterio di Routh, criterio di Nyquist; sintesi in frequenza e stabilità relatica; controllori standard (PID, lead lag networks); controllori nel dominio del tempo, assegnazione di poli, osservatore di Luenberger; sintesi completa di un sistema di controllo incluso reiezione di disturbi.
- Review of Linear Algebra and Geometry - Linear Systems theory and applications - Structural Properties ( stability, controllability, observability, realizations) - Elements of Lyapunov stability theory - Control Design specifications and requirements in the time domain (SISO systems) - Frequency Response analysis - Root Locus Technique - Nyquist Criterion, relative stability, elements of robustness - Design of industry standard controllers ( PID, lead-lag networks), design with frequency shaping- - Full state feedback, static output feedback, observers, optimal observers for robustness.
Testo di riferimento: Bolzern, "Fondamenti di Controlli Automatici", McGraw Hill Italia, ultima edizione.
Slides delle lezioni scaricabili dal sito del docente
Esempi applicativi e testi addizionali disponibili in rete.
Required text: “Fondamenti di Controlli Automatici”, P.Bolzern, R.Scattolini, N.Schiavoni, McGraw Hill, Milano, Latest edition. Required material: Class notes downloadable at http://www.dsea.unipi.it/Members/innocentiw/didattica-materiale/FONDAMENTI%20DI%20AUTOMATICA%20077II/appunti-delle-lezioni/ Recommended reading material downloadable at: http://www.dsea.unipi.it/Members/innocentiw/didattica-materiale/FONDAMENTI%20DI%20AUTOMATICA%20077II/materiale-aggiuntivo/
Gli studenti non frequentanti hanno gli stessi obblighi.
Students not attending the lectures follow the same requirements.
Tutta la letteratura facilmente disponibile in rete.
All the very large amount of material availabl in internet.
