Obiettivi formativi
Il corso ha il compito di fornire i fondamenti della teoria del controllo dei sistemi digitali a dati campionati. Partendo dall'analisi dei sistemi discreti a dati campionati si studierà la sintesi dei principali sistemi di controllo digitali basati su schemi chiusi in retroazione. Una serie di esercitazioni in Laboratorio Didattico faranno da compendio al programma teorico.
Contenuti dell'insegnamento
I dispositivi di controllo: i sensori, gli attuatori.<br />Concetti preliminari: Equazioni lineari alle differenze, la z-trasformata e le sue proprietà;<br />I sistemi a dati campionati: Il campionamento dei dati, scelta del tempo di campionamento, i dispositivi di tenuta, la funzione di trasferimento discreta, poli e zeri delle funzioni di trasferimento discrete, corrispondenza tra i piani s e z, i luoghi a pulsazione naturale costante e a smorzamento costante, diagrammi a blocchi e loro composizione.<br />I problemi dei regolatori discreti: la discretizzazione, la quantizzazione, l’aliasing.Stabilità dei sistemi discreti: Stabilità esterna (BIBO), la trasformazione bilineare e il criterio di Routh-Hurwitz, il criterio di Jury, il criterio di Nyquist, il luogo delle radici.<br />Le specifiche di progetto: Gli errori a regime in risposta a segnali tipici, specifiche sul transitorio nel dominio del tempo, tempo di salita, tempo di assestamento, massima sovraelongazione, specifiche frequenziali, il margine di ampiezza e di fase.<br />Progetto dei regolatori discreti: <br />a)Il progetto per discretizzazione: metodo delle trasformate all’indietro, metodo delle trasformate in avanti, metodo della trasformata bilineare, metodo della corrispondenza poli-zeri, metodo dell’invarianza della risposta all’impulso, metodo dell’invarianza della risposta al gradino.<br />b)Progetto con metodi analitici: l’equazione diofantea, controllore in retroazione unitaria mediante la diofantea, il metodo deadbeat, il metodo deadbeat modificato.<br />I regolatori standard discreti: I PID e il loro tuning, gli effetti della saturazione dei segnali, la compensazione in avanti.<br />
Bibliografia
G. F. Franklin, J. D. Powel, M. L. Workman, “Digital Control of Dynamic Systems”, Addison Wesley<br />C. Bonivento, C. Melchiorri, R. Zanasi, “Sistemi di Controllo Digitale”, Progetto Leonardo, Bologna<br />
Metodi didattici
Le prove di esame sono svolte per iscritto e si dividono in due parti: nella prima parte è richiesta la soluzione di esercizi attinenti il programma del corso, nella seconda parte è richiesta l’esposizione di argomenti teorici.<br />Durante lo svolgimento delle lezioni sono previste delle prove intermedie di verifica. <br /> Il corso prevede una serie di esercitazioni svolte in Laboratorio Didattico durante le quali verranno applicate le tecniche di analisi dei sistemi discreti e verrà svolta la sintesi di alcuni regolatori proposti nelle lezioni di teoria. E’ previsto l’insegnamento e l’uso dei programmi Matlab e Simulink.
