SSD: ING-INF/04
CFU: 9

Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)

Analisi matematica II, Fisica II, Fondamenti di Informatica

Eventuali prerequisiti

Nessuno

Obiettivi formativi

Fornire il concetto di sistema astratto orientato per la modellistica, l’identificazione, la simulazione, l’analisi, la progettazione, la realizzazione, il monitoraggio ed il controllo di sistemi naturali e/o artificiali. Fornire gli elementi di base per la descrizione matematica unificata standard ingresso-stato-uscita di vari sistemi dinamici di tipo meccanico, termico, idraulico, pneumatico, fluidodinamico, elettrico, elettronico, elettromagnetico. Fornire le principali tecniche numeriche per la simulazione di un sistema dinamico in ambiente Matlab/Simulink.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari ad analizzare sistemi reali di varia natura, ad esempio di tipo meccanico, elettrico, a fluido. Lo studente deve conoscere il concetto di sistema astratto orientato e la classificazione dei sistemi dinamici; deve inoltre dimostrare di sapere elaborare argomentazioni concernenti il comportamento dinamico di un sistema a partire dal modello matematico. Lo studente deve infine sviluppare una conoscenza sufficiente di ambienti di simulazione per sistemi dinamici, quali Matlab-Simulink.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente deve essere in grado di modellare matematicamente semplici sistemi reali di tipo meccanico, elettrico, elettromeccanico o idraulico e di rappresentarli in variabili di stato. Lo studente deve inoltre essere capace realizzare modelli di simulazione, in ambiente matlab simulink, di modelli matematici e simularne il comportamento dinamico al variare degli ingressi e delle condizioni iniziali

Programma - Syllabus

• Generalità sui sistemi dinamici
  • Definizione di sistema astratto orientato e classificazione dei sistemi
  • Introduzione del concetto di stato e rappresentazioni i-s-u implicita ed esplicita
  • Sistemi lineari e non-lineare: tecniche di linearizzazione di sistemi dinamici

• Modellistica dei sistemi dinamici
  • • Modellistica sistemi meccanici

    Componenti elementari di un sistema meccanico. Equazioni del moto di un sistema di corpi rigidi: approccio Newtoniano. Attrito secco. Meccanica di un sistema di punti materiali. Il principio dei lavori virtuali. Il principio di d’Alembert. Le equazioni del moto di Lagrange. Esempi di sistemi meccanici.

    • Modellistica sistemi elettrici ed elettromeccanici

    Componenti elementari di un sistema elettrico. Richiami alle equazioni dei sistemi elettrici. Esempi di sistemi elettrici. Componenti ed equazioni di un motore elettrico in corrente continua. Esempi di sistemi elettromeccanici.

    • Modellistica sistemi idraulici
    Richiami alle proprietà caratteristiche dei fluidi. Richiami alle principali leggi per lo studio del moto di un fluido. Componenti elementari di sistemi liquido-livello con liquido ideale. Esempi di sistemi liquido-livello con liquido ideale. Componenti elementari di sistemi idraulici con liquido reale. Esempi di sistemi liquido-livello con liquido reale
  •  
    
    • Simulazione dei sistemi dinamici in ambiente Matlab-Simulink, Operazioni elementari su variabili. Creazione di diagrammi in Matlab. Elementi di programmazione: costrutti di controllo, script file e function file. Cenni su algoritmi di integrazione numerica. Creazione di schemi a blocchi Simulink rappresentativi di modelli ingresso-stato-uscita.

Materiale didattico

• Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di Controlli Automatici, 3 ed., Mc Graw Hill Italia, 2008
• Dispense del corso

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il docente utilizzerà:

• lezioni frontali di modellistica per circa il 60% delle ore totali
• lezioni frontali di simulazione in ambiente Matlab-Simulink per circa il 30% delle ore totali
• esercitazioni in aula per circa il 10% delle ore totali

Verifica di apprendimento e criteri di valutazione

Modalità di esame

Scritto e orale. I quesiti sono esercizi numerici.

La prova scritta prevede lo svolgimento di uno o più esercizi di modellazione di sistemi dinamici. La prova orale, oltre a prevedere la verifica delle conoscenze teoriche del corso, prevede anche sulla verifica delle conoscenze del codice di simulazione Matlab-Simulink.