Daniela Selvi
Ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Settore scientifico disciplinare: Automatica ING-INF/04
Insegnamento di Controlli Automatici (Cod. 380II)
Link al portale UNIMAP
Link a sito personale https://www.dii.unipi.it/user/1621
Controlli Automatici
Breve descrizione delle finalità del corso
Il corso si propone di fornire agli allievi le nozioni fondamentali e gli strumenti necessari per l’analisi, la progettazione e la realizzazione di sistemi di controllo per sistemi automatici, intesi nella loro più ampia accezione: sistemi fisici controllati da un processore digitale, dotati di capacità sensoriali e di interazione con l’ambiente, con caratteristiche di elevata autonomia e di facile interfacciamento con l’uomo. Al termine dell’insegnamento lo studente saprà analizzare le caratteristiche e le proprietà strutturali della dinamica di sistemi dinamici con tecniche avanzate nello spazio di stato, progettare strategie di controllo per sistemi dinamici, implementare algoritmi di ricostruzione dello stato di sistemi dinamici a partire dalle misure, utilizzare software di simulazione per sistemi dinamici.
Programma del corso
– Stabilità: Definizioni, Teoremi e Metodi di Lyapunov, Teoremi di La Salle e Krasovskii, Regione di Asintotica Stabilità, Applicazioni ai Sistemi Lineari Tempo Invarianti – Continui e Discreti, Applicazione e sistemi non stazionari.
– Raggiungibilità e Controllabilità: Controllabilità all’origine e Raggiungibilità, Lemma PBH, Forma Canonica di Controllo, Scomposizione Standard, Pianificazione Ottima su Orizzonte Finito.
– Retroazione degli Stati: Stablizzabilità, Allocazione dei Poli, Controllo LQR, Invarianza degli Zeri, Cenni su Sistemi MIMO.
– Osservabilità e Ricostruibilità: Indistinguibilità degli Stati Iniziali e Ricostruibilità, Forma Canonica di osservazione, forma Standard di Osservabilità, Dualità.
– Osservatori: Osservatore di Leuenberger, Filtro di Kalman, cenni su estensioni al filtraggio di sistemi non lineari
– Realizzazioni e Connessione di Sistemi: Scomposizione Canonica o di Kalman, Realizzazioni di sistemi, Effetti della retroazione degli stati e dell’iniezione delle uscite, Grado Relativo, Raggiungibilità e Osservabilità di Sistemi Connessi in serie, parallelo e retroazione.
– Regolazione dei sistemi: Montaggi di Controllore e Osservatore e Sintesi del regolatore, Principio di separazione, Specifiche di progetto, Esempi.
– Controllo e Pianificazione di Sistemi Non Lineari: Modello di Uniciclo, Modello di Biciclo, Controllo alla Lyapunov di postura, movimento e traccia.
Bibliografia e materiale didattico
– E. Fornasini, G. Marchesini: “Appunti di Teoria dei Sistemi” – Notes of the lecturer
– Paolo Giuseppe Emilio Bolzern, Riccardo Scattolini, and Nicola Luigi Schiavoni. “Fondamenti di controlli automatici”. McGraw-Hill, 2008
– Giovanni Marro, “Controlli Automatici.” Zanichelli, Bologna (2004).
– Dispense fornite dai docenti
Modalità d’esame
Nel corso dell’esame il candidato deve dimostrare conoscenza e capacità operative in tutte le parti in cui si articola il programma. Deve inoltre dimostrare di sapere implementare le tecniche studiate nel corso in contesti applicativi, realizzando dimostratori software e/o hardware di sistemi dinamici.
Il candidato è incoraggiato a svolgere un approfondimento applicativo (progetto) su temi concordati con i docenti del corso, presentandone i risultati attraverso dimostrazione pratica e/o discussione pubblica.
Ad integrazione di tale discussione, i docenti procederanno alla eventuale verifica delle conoscenze teoriche del programma non già esplicitate nella discussione dell’approfondimento applicativo.
