Fondamenti di Automatica -...
Transcript of Fondamenti di Automatica -...
![Page 1: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/1.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
1FA-0
Politecnico di TorinoDipartimento di Automatica e Informatica
prof. Cosimo GRECO
Fondamenti di Automatica
(Inf & Mct)
2004/05
![Page 2: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/2.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
2FA-0
profprof. Cosimo GRECO. Cosimo GRECO
Dip. di Automatica e InformaticaPolitecnico di Torino
corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 TorinoUff: 011-564 7031
LADISPE: 011-564 7045, www.ladispe.polito.it/itFax: 011-564 7099
E-mail: [email protected] in uff.: lunedì, 8:30–10:30
![Page 3: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/3.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
3FA-0
Organizzazione del corso
• Lezioni: 32 ore/stud
• Esercitaz. in aula: 15 ore/stud
• Esercitaz. in LAIB: 8 ore/stud
• Esercitaz. in LADISPE: 8 ore/stud
• Modalità d’esame: accertamento scritto + tesina (+ ev. orale)
![Page 4: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/4.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
4FA-0
Prerequisiti
• Analisi matematica
• Geometria
• Fisica
• Elettrotecnica
![Page 5: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/5.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
5FA-0
Obiettivo
L’obiettivo del modulo è quello di:
• fornire strumenti di base di modellistica, analisi e simulazione dei sistemi dinamici;
• introdurre il problema del controllo dei sistemi dinamici.
![Page 6: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/6.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
6FA-0
Programma: modellistica
• classificazione dei sistemi e dei modelli;• costruzione di modelli (per sistemi elettrici, meccanici,
elettromeccanici, termici, …);• modelli nel dominio del tempo continuo t e nel dominio
della pulsazione complessa s; • modelli in variabili di stato e modelli ingresso/uscita; • modelli a tempo discreto; • non linearità nei sistemi e linearizzazione; • problematiche di stima parametrica e identificazione.
![Page 7: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/7.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
7FA-0
Programma: analisi della dinamica e stabilità
• analisi modale; modi del primo e del secondo ordine;
• simulazione di sistemi non lineari;
• analisi nel dominio della frequenza;
• definizione e criteri di stabilità;
• stabilità locale nei sistemi non lineari.
![Page 8: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/8.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
8FA-0
Programma: elementi di controllo e proprietà strutturali.
• retroazione dagli stati e controllabilità;
• ricostruttore asintotico e ricostruibilità;
• regolatore dinamico.
![Page 9: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/9.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
9FA-0
Modalità d’esamePer superare l’esame è necessario sostenere una prova
scritta e produrre una tesina breve sull’attività svolta in laboratorio sperimentale.
La prova scritta consiste nel rispondere ad una serie di domande proposte con risposte a “scelta multipla”.
La tesina sarà valutata con un punteggio che può andare da –1/30 a +3/30; tale punteggio, sommato algebricamente a quello della prova scritta, concorre al voto d’esame.
Importante: lo studente deve partecipare alle esercitazioni di laboratorio; a tal fine è necessario partecipare ad almeno 6 ore (su 8) di LAIB e a tutte e 8 le ore di LADISPE. La mancanza della firma di frequenza implica una penalizzazione di 3/30 sul voto d’esame e la non valutazione della tesina (che è comunque da produrre).
![Page 10: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/10.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
10FA-0
Avvisi e materiale
• Presso la segreteria didattica della III Facoltà
• Sito web del Ladispe:
http://www.ladispe.polito.it/it →→ didattica→ corsi→ Fondamenti di Automatica (prof. C. Greco) avvisi e materiali
![Page 11: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/11.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
11FA-0
Esempi
Nel seguito sono mostrati esempi di diversi sistemi dinamici.
Per ciascun sistema può essere definita una serie di caratteristiche/proprietà (alcune delle quali “dominanti”).
![Page 12: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/12.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
12FA-0
Bisogna andare a 100 Km/h
Automobile (velocità)9030
![Page 13: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/13.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
13FA-0
Motore elettrico (velocità)
D’Azzo & Houpis, “Linear control system analysis and design”, McGraw-Hill
![Page 14: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/14.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
14FA-0
Forno (temperatura)
D’Azzo & Houpis, “Linear control system analysis and design”, McGraw-Hill
![Page 15: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/15.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
15FA-0
Ambiente locale (temperatura)
D’Azzo & Houpis, “Linear control system analysis and design”, McGraw-Hill
![Page 16: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/16.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
16FA-0
Serbatoio (livello/posizione)
Isidori, “Sistemi di controllo”, Siderea
![Page 17: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/17.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
17FA-0
Serbatoio (livello/posizione)
Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli
![Page 18: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/18.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
18FA-0
Sistema di puntamento (posizione)
D’Azzo & Houpis, “Linear control system analysis and design”, McGraw-Hill
![Page 19: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/19.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
19FA-0
Levitatore magnetico (posizione)Levitatore magnetico
A C
T
![Page 20: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/20.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
20FA-0
Forno (temperatura)
Ogata, “Modern control engineering”, Prentice Hall
![Page 21: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/21.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
21FA-0
Carrello/pendolo inverso - 2 gdl(posizione)
Ogata, “Modern control engineering”, Prentice Hall
![Page 22: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/22.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
22FA-0
Carrello/pendolo inverso - 4 gdl (posizione)
y
x
α
β
![Page 23: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/23.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
23FA-0
Trattrice agricola (vibrazioni → posizione/accelerazione)
![Page 24: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/24.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
24FA-0
SISTEMI A TEMPO DISCRETO
Evoluzione di un capitale:
y(i) = y(i−1) + a y(i−1) + u(i) con y(0) = Y0
y: capitalea: coefficiente di interesse (>0)
u: deposito (≥0) o prelievo (≤0)
![Page 25: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/25.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
25FA-0
∫ +=t
t0
0
)y(tdt u(t)y(t)
t0 T i-1 i
u
t)y(ty(0)con
T2
1)u(iu(i)1)y(iy(i)
0≡
−++−=
Calcolo numerico dell’integrale di una funzione u(t):
SISTEMI A TEMPO DISCRETO
![Page 26: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/26.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
26FA-0
SISTEMI A TEMPO DISCRETOEvoluzione di una specie animale isolata:
y(i) = y(i-1) + (n-m) y(i-1) + u(i)y: numero individui, n: coefficiente di natalitàm: coefficiente di mortalità: m = b y(i-1)u: numero di individui introdotti o soppressi
esempi: b = 0.001, y(0) = {1,10,100,1000}0 < n < 2 : 1 punto di equilibrio stabile2 < n < 3 : cicli limite e 1 punto di equilibrio instabile3 < n < ∞ : in estinzione
⎪⎭
⎪⎬
⎫
===
196y(0)0.001b2.5n
ciclo limite
equilibrio instabile
45°
y(i)
y(i-1) 0 y(0) (1+n)/b
4bn)(1 2+
![Page 27: Fondamenti di Automatica - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/07AYSHV/FAU00.pdf · Marro, “Controlli automatici”, Zanichelli. Politecnico di Torino Prof.](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012319/5c667ad009d3f2c14e8c1d3b/html5/thumbnails/27.jpg)
Politecnico di Torino
Prof. Cosimo Greco Dip. Automatica e Informatica
27FA-0
• Dimostrazione sperimentale con levitatore magnetico.
• Filmati di alcune realizzazioni LADISPE.
• Filmati della Quanser Consulting.