SSD: ING-INF/04
CFU: 6
Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)
Nessuno
Eventuali prerequisiti
Conoscenze di base sui sistemi di controllo a ciclo chiuso; conoscenze di base delle problematiche legate al determinismo nella progettazione e lo sviluppo di sistemi software real-time.
Obiettivi formativi
Obiettivo principale del corso è fornire allo studente l’opportunità di fare esperienza di risoluzione di problemi pratici di modellazione, identificazione e controllo utilizzando le nozioni teoriche acquisite in corsi precedenti, per un insieme di applicazioni basate su sistemi elettromeccanici. L’apprendimento avverrà attraverso l’inserimento in gruppi di lavoro per la progettazione ed implementazione su PC e/o su schede a microcontrollore di leggi di controllo model-based per ognuno dei set-up sperimentali presenti nel laboratorio, sia fisico che virtuale.
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Il percorso formativo intende fornire agli studenti gli strumenti metodologici per la progettazione di un sistema di controllo reale utilizzando la metodologia Model Based System Design. Lo studente imparerà ad applicare i concetti di Model in the Loop (MIL), Software in the Loop (SIL), Process in the Loop (PIL) ed Hardware in the Loop (HIL), seguendo il tipico schema di sviluppo a “V” di un sistema di controllo, portando in conto anche la scrittura e la verifica dei requisiti. In ognuno di questi step, lo studente deve dimostrare di avere compreso come applicare le nozioni teoriche di modellistica, identificazione, simulazione e controllo apprese in corsi precedenti a problemi pratici e molto vicini a concreti sistemi di controllo industriali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente deve dimostrare di sapere applicare la metodologia Model Based System Design ad un progetto di un sistema di controllo assegnato. In particolare, a partire dallo sviluppo di modelli in ambiente Matlab/Simulink per i sistemi disponibili in laboratorio, lo studente si occuperà del progetto del controllore in funzione di opportuni requisiti. Successivamente, lo studente deve dimostrare di sapere codificare tale legge di controllo e testarla mediante implementazione su schede a microcontrollore. Il progetto sarà concluso quando lo studente riuscirà a dimostrare l’effettivo funzionamento della logica di controllo sviluppata sul sistema reale, mediante dei test di validazione.
Programma - Syllabus
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Model Based System Design
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Diagramma a “V”
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Model in the Loop
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Software in the Loop
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Process in the Loop
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Hardware in the Loop
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Testing e verifica dei requisiti
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Laboratorio Virtuale Interattivo Quanser
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Servo Motor Control
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Inverted Pendulum
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Aero System
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Laboratorio Remoto Interattivo Quanser
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Servo Motor Control
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Aero System
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Programmazione di Microcontrollori
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Self-balancing Motorcycle
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Rover
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Drawing Robot
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Temperature Control Lab (Lab on Chip)
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Materiale didattico
Si veda il sito web docenti della materia.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il docente utilizzerà: a) lezioni frontali per circa il 20% delle ore totali, b) esercitazioni in aula mediante l’utilizzo dei set-up sperimentali del laboratorio per circa l’80% delle ore totali.
Verifica di apprendimento e criteri di valutazione
Modalità di esame
La prova d’esame consiste nella discussione di un elaborato progettuale relativo ad un sistema di controllo assegnato dal docente e basato su uno dei sistemi disponibili in laboratorio, sia fisico che virtuale.
Nel corso della discussione lo studente dovrà anche mostrare i risultati ottenuti mediante prove di testing pratici sul sistema sviluppato.
Modalità di valutazione
Si valuterà la capacità di scrivere una relazione tecnica, di collaborazione all’interno di un team, di esposizione dei risultati ottenuti. Si valuterà, inoltre, anche l’aderenza del progetto presentato alle specifiche richieste mediante prove pratiche dimostrative.