L'obiettivo del corso è di fornire gli strumenti culturali
necessari per comprendere il ruolo dei sistemi di controllo automatico
negli impianti industriali; in particolare, quali ne siano le
problematiche fondamentali e quali siano le metodologie di progetto che
si adottano per risolverle. Nella prima parte del corso vengono fornite
le basi metodologiche rigorose per l'analisi ed il controllo di
semplici sistemi dinamici. Nella seconda parte del corso si affronta lo
studio rigoroso del comportamento di sistemi di controllo lineari
monovariabile, con esempi applicativi rilevanti per l'ambito
energetico. La terza parte del corso verte su sistemi di controllo
industriali e civili complessi in ambito energetico e termotecnico,
affrontati con un taglio più descrittivo.
Nell'ambito
del corso si farà uso di strumenti di simulazione open-source, per
supportare l'analisi teorica del comportamento dei sistemi di controllo
con una attività di tipo sperimentale, sebbene limitata alla
simulazione su calcolatore. Le attività di laboratorio che
richiedono l'uso di simulazione verranno svolte in aula
utilizzando i PC portatili degli studenti, in modo da permettere la
massima flessibilità nel riutilizzo degli strumenti e dei risultati
ottenuti per lo studio e la rielaborazione personale dei contenuti del
corso.
Programma del corso
Introduzione:
Principi
generali dell'automatica, sistemi di controllo in anello aperto e
anello chiuso.
Sistemi
dinamici:
Analisi di sistemi dinamici lineari e non lineari. Equilibrio e
stabilità. Funzione di trasferimento, risposte canoniche e risposta in
frequenza.
Schemi a blocchi.
Sistemi di
controllo
lineari monovariabile: Analisi e sintesi di sistemi di
controllo
lineari monovariabile. Regolatori PID. Applicazioni in ambito
energetico.
Sistemi di
controllo industriali e civili:
Sistemi analogici e digitali. Regolatori on-off. Sistemi di controllo
multivariabile. Decomposizione gerarchica di sistemi di controllo,
controllo in cascata. Schemi P&ID. Analisi di casi applicativi
nell'ambito di sistemi energetici civili ed industriali, anche mediante
simulazione.
Laboratorio
informatico
Il primo
laboratorio informatico si terrà in aula BL27.1.4 il giorno venerdì 15
aprile 2011 ore 10:15-13.15. E' necessario portare con sé un PC
portatile, l'aula è attrezzata con prese per gli alimentatori.
Il software necessario per lo svolgimento dell'attività di laboratorio
è la suite OpenModelica;
in particolare, utlizzeremo l'interfaccia OMNotebook.
Si consiglia di scaricare ed installare preventivamente sul proprio PC
l'intera suite OpenModelica, che contiene sia il compilatore OMC che
l'interfaccia OMNotebook. L'ultima versione stabile è la 1.6.1. Per
sistemi Windows, si può scaricare direttamente il
file di installazione
(dimensioni circa 250 MB, occorre una connessione a banda larga). Per
sistemi Linux e Mac OS seguire le istruzioni per installare
l'ultima versione stabile dell'intera suite.
I file OMNotebook del primo laboratorio si possono scaricare da questo link.
Il file OMNotebook del secondo laboratorio si può scaricare da questo link.
I file OMNotebook relativi alla lezione del 7 giugno si possono
scaricare da questo link.
Organizzazione
del corso e
modalità di verifica
E' possibile sostenere l'esame del corso secondo due modalità. La
prima è possibile per chi frequenta il corso e vuole distribuire il
carico di lavoro durante il semestre, la seconda invece concentra la
valutazione in sede d'esame finale.
Modalità A
Prova
scritta con domande di teoria ed esercizi sulla prima parte
del
corso (punti 1 e 2 del programma), verso fine Aprile-inizio Maggio. In
palio 15 punti
Consegna di un elaborato relativo alla
progettazione di un sistema di controllo monovariabile e alla sua
verifica tramite simulazione, da presentare almeno 10 giorni prima
della prova orale. L'elaborato può essere preparato individualmente o
in gruppi di max 2 studenti. In palio 7 punti.
Un esame orale
da sostenere durante le sessioni d'esame, relativo alle parti seconda e
terza del corso (punti 3 e 4 del programma). In palio 10 punti.
Modalità B
Prova
scritta con domande di teoria ed esercizi sui punti 1, 2 e 3 del
programma, seguita da un esame orale con discussione dello scritto e
domande sui punti 3 e 4 del programma.
Le date degli esami orali potranno essere concordate col docente. Si
ricorda però che è indispensabile
iscriversi in tempo utile ad un appello d'esame sul Poliself per poter
sostenere l'orale e registrare il voto.
P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni Fondamenti di Controlli
Automatici,
Mc Graw-Hill.
K. Åström, R. Murray Feedback
Systems: An Introduction for Scientists and Engineers, disponibile
online.
Per quanto riguarda le parti 3 e 4, gli studenti del corso da 5
CFU Controlli e Regolazione Automatica possono fare riferimento alle dispense del vecchio corso - per le parti 1 e 2 si può fare invece riferimento alle dispense del corso nuovo sopra riportate.
Per approfondimenti sulle applicazioni del controllo in ambito
energetico:
C. Maffezzoni: Dinamica
dei
Generatori di Vapore e Controllo
dei
Generatori di Vapore, Masson.
