Fondamenti di Controlli Automatici - dii.unimore.itzanasi/didattica/Fondamenti...
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1
Fondamenti di Controlli Automatici
Docente Ing Federica Grossi
Tel 059 2056333
e-mail federicagrossiunimoreit
url httpwwwdiiunimoreitwikiindexphpFederica_Grossi
Ricevimento Martedigrave dalle 15 alle 17 presso lrsquoufficio del docente (Laboratorio AUTOLAB 2deg piano edificio ex-DIMA)
DIEF ndash Dipartimento di Ingegneria ldquoEnzo Ferrarirdquo
AA 20132014 Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi
2
Riferimenti
Sito internet del corso
httpwwwdiiunimoreit~zanasididatticaFondamenti20CA_MecFCA_2014html
Materiale didattico
Dispense del corso di ldquoFondamenti di Controlli Automaticirdquo
(disponibili in rete sul sito internet)
Esercizi drsquoesame di ldquoFondamenti di Controlli Automaticirdquo
Testi di riferimento
GMarro ldquoControlli Automaticirdquo Zanichelli ISBN88-08-14262-0
R Zanasi Esercizi di Controlli Automatici Testi desame svolti
Esculapio Progetto Leonardo Bologna
PBolzern RScattolini NSchiavoni ldquoFondamenti di Controlli
Automaticirdquo McGraw-Hill ISBN 88-386-6099-9
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
3
Esame
Appelli
giugno luglio settembre novembre gennaio febbraio
Non ci sono restrizioni allrsquoiscrizione
Modalitagrave drsquoesame
Prova scritta divisa in quiz di teoria a scelta multipla ed esercizi
Non si possono usare libri o appunti
No prova orale
Validitagrave del voto
Il voto egrave valido un anno o fino alla partecipazione a un nuovo
scritto
Lrsquoiscrizione avviene su esse3
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
4
Definizioni di Sistema e di Controlli Automatici
Sistema oggetto dispositivo processo o fenomeno la cui evoluzione nel tempo si manifesta con la variazione di un certo numero di grandezze
Controlli Automatici condizionare secondo requisiti prefissati lrsquoevoluzione nel tempo delle grandezze di un sistema (controllo) senza bisogno dellrsquointervento diretto dellrsquouomo (automazione)
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
5
Struttura tipica di un sistema di controllo
Sistema di Controllo in Retroazione
Termometro
Riscaldamento o condizionatore
Stanza
Regolatore Attuatore Impianto
Sensore
_
Sistema controllato
Segnale di riferimento
Errore di inseguimento
Azione di controllo
Uscita o grandezza da controllare
Misura dellrsquouscita
+
Retroazione
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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2
Riferimenti
Sito internet del corso
httpwwwdiiunimoreit~zanasididatticaFondamenti20CA_MecFCA_2014html
Materiale didattico
Dispense del corso di ldquoFondamenti di Controlli Automaticirdquo
(disponibili in rete sul sito internet)
Esercizi drsquoesame di ldquoFondamenti di Controlli Automaticirdquo
Testi di riferimento
GMarro ldquoControlli Automaticirdquo Zanichelli ISBN88-08-14262-0
R Zanasi Esercizi di Controlli Automatici Testi desame svolti
Esculapio Progetto Leonardo Bologna
PBolzern RScattolini NSchiavoni ldquoFondamenti di Controlli
Automaticirdquo McGraw-Hill ISBN 88-386-6099-9
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3
Esame
Appelli
giugno luglio settembre novembre gennaio febbraio
Non ci sono restrizioni allrsquoiscrizione
Modalitagrave drsquoesame
Prova scritta divisa in quiz di teoria a scelta multipla ed esercizi
Non si possono usare libri o appunti
No prova orale
Validitagrave del voto
Il voto egrave valido un anno o fino alla partecipazione a un nuovo
scritto
Lrsquoiscrizione avviene su esse3
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4
Definizioni di Sistema e di Controlli Automatici
Sistema oggetto dispositivo processo o fenomeno la cui evoluzione nel tempo si manifesta con la variazione di un certo numero di grandezze
Controlli Automatici condizionare secondo requisiti prefissati lrsquoevoluzione nel tempo delle grandezze di un sistema (controllo) senza bisogno dellrsquointervento diretto dellrsquouomo (automazione)
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5
Struttura tipica di un sistema di controllo
Sistema di Controllo in Retroazione
Termometro
Riscaldamento o condizionatore
Stanza
Regolatore Attuatore Impianto
Sensore
_
Sistema controllato
Segnale di riferimento
Errore di inseguimento
Azione di controllo
Uscita o grandezza da controllare
Misura dellrsquouscita
+
Retroazione
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6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
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7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
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8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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3
Esame
Appelli
giugno luglio settembre novembre gennaio febbraio
Non ci sono restrizioni allrsquoiscrizione
Modalitagrave drsquoesame
Prova scritta divisa in quiz di teoria a scelta multipla ed esercizi
Non si possono usare libri o appunti
No prova orale
Validitagrave del voto
Il voto egrave valido un anno o fino alla partecipazione a un nuovo
scritto
Lrsquoiscrizione avviene su esse3
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4
Definizioni di Sistema e di Controlli Automatici
Sistema oggetto dispositivo processo o fenomeno la cui evoluzione nel tempo si manifesta con la variazione di un certo numero di grandezze
Controlli Automatici condizionare secondo requisiti prefissati lrsquoevoluzione nel tempo delle grandezze di un sistema (controllo) senza bisogno dellrsquointervento diretto dellrsquouomo (automazione)
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5
Struttura tipica di un sistema di controllo
Sistema di Controllo in Retroazione
Termometro
Riscaldamento o condizionatore
Stanza
Regolatore Attuatore Impianto
Sensore
_
Sistema controllato
Segnale di riferimento
Errore di inseguimento
Azione di controllo
Uscita o grandezza da controllare
Misura dellrsquouscita
+
Retroazione
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6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
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7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
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11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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Esempio impianti chimici
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Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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4
Definizioni di Sistema e di Controlli Automatici
Sistema oggetto dispositivo processo o fenomeno la cui evoluzione nel tempo si manifesta con la variazione di un certo numero di grandezze
Controlli Automatici condizionare secondo requisiti prefissati lrsquoevoluzione nel tempo delle grandezze di un sistema (controllo) senza bisogno dellrsquointervento diretto dellrsquouomo (automazione)
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
5
Struttura tipica di un sistema di controllo
Sistema di Controllo in Retroazione
Termometro
Riscaldamento o condizionatore
Stanza
Regolatore Attuatore Impianto
Sensore
_
Sistema controllato
Segnale di riferimento
Errore di inseguimento
Azione di controllo
Uscita o grandezza da controllare
Misura dellrsquouscita
+
Retroazione
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
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7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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5
Struttura tipica di un sistema di controllo
Sistema di Controllo in Retroazione
Termometro
Riscaldamento o condizionatore
Stanza
Regolatore Attuatore Impianto
Sensore
_
Sistema controllato
Segnale di riferimento
Errore di inseguimento
Azione di controllo
Uscita o grandezza da controllare
Misura dellrsquouscita
+
Retroazione
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6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
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7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
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8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
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11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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6
Obiettivi di un sistema di controllo
Lrsquoobiettivo base di un sistema di controllo egrave fare in modo che lrsquoandamento temporale delle variabili da controllare sia piugrave simile possibile allrsquoandamento dei segnali di riferimento (che rappresentano ciograve che il sistema deve eseguire)
t t
Riferimento Riferimento
Segnale Controllato Segnale Controllato
Sistema di controllo scadente Buon sistema di controllo
ATTENZIONE Le prestazioni di un sistema controllato (sistema di controllo + plant) dipendono fortemente dalle caratteristiche del sistema da controllare (plant)
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7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
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8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
7
Applicazioni dei Controlli Automatici
Tipicamente i controlli automatici sono impiegati per
ottenere elevate velocitagrave di esecuzione
gestire grandi potenze
ottenere precisioni non ottenibili dallrsquouomo
eseguire operazioni ripetitive
operare in ambienti remoti o potenzialmente pericolosi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
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11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
8
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Meccanica
La quasi totalitagrave dei dispositivi meccanici sono controllati
elettronicamente (robot impianti industriali automobili)
Due curiositagrave
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente motore frizione cambio
differenziale sospensioni freni tergicristalli fari climatizzazionehellip
ldquoCrsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla lunardquo
(CEO Ford motorcompany affermazione risalente al 2005hellip)
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
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11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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9
Perchegrave Controlli Automatici in Ingegneria Ambientale
Lrsquoevoluzione nel tempo di numerosi sistemi (non solo
meccanici) si puograve studiare con gli strumenti matematici e i
modelli dei controlli automatici
processi chimici
dinamica degli inquinanti
evoluzione delle popolazioni genetica
hellip
Gli strumenti matematici presentati nel corso sono spesso
usati anche in altre applicazioni
Misura ed elaborazione dei segnali
Calcoli sulla dinamica delle strutture
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10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
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11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
10
Esempio robot per lavorazioni industriali
velocitagrave
potenza
precisione
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
16
Esempio impianti chimici
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
11
Esempio lavorazione a controllo numerico
elevata precisione
flessibilitagrave di utilizzo
instancabili
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
16
Esempio impianti chimici
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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12
Esempio veicoli agricoli
Il controllo elettronico dei principali
dispositivi di una macchina agricola
permette migliori prestazioni e maggior
comfort durante il lavoro
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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13
Esempio automobili
Crsquoegrave piugrave potenza di calcolo su unrsquoautomobile di media cilindrata che
sullrsquoApollo 11 che ha permesso allrsquouomo di arrivare sulla luna
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
Fondamenti di Controlli Automatici ndash Ing Federica Grossi AA 20132014
18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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14
Esempio automobili
Piugrave dellrsquo80 dei dispositivi su unrsquoautomobile sono controllati (o
controllabili) elettronicamente Alcuni sistemi di controllo
Freni ABS - ASR - EBD
Stabilitagrave ESP
Motore MSR -
Trazione - TC
Frizione e cambio - AMT
Differenziale
Partenza - LC
Steer-by-wire
Drive-by-wire
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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15
Esempio aeronautica
Senza i dispositivi di controllo un
aereo egrave un sistema INSTABILE
F16 Falcon ndash Il primo aereo a guida
completamente laquoelettricaraquo
Negli aerei civili il controllo del
volo egrave gestito allrsquo80 da
sistemi automatici
Strumenti di tipo
elettromeccanico ormai
abbandonati
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16
Esempio impianti chimici
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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Esempio impianti chimici
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Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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18
Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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17
Esempio sonde e satelliti
Controllo di potenze enormi la propulsione a razzo egrave
unrsquoesplosione controllata
Operazione in ambienti remoti e pericolosi
temperature estreme raggi cosmici assenza
dellrsquoatmosfera terrestre
Elevata autonomia operativa la trasmissione dei
segnali dalla terra a marte impiega 20 minuti
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Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
tecnologico
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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Esempio Robot Umanoidi
Sistemi estremamente complessi
Si tenta di riprodurre le capacitagrave
motorie e sensoriali dellrsquouomo
Nuova frontiera dello sviluppo
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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19
Obiettivi del corso
1 Introdurre gli strumenti matematici di base per lrsquoanalisi dei
sistemi dinamici lineari
2 Fornire criteri per il progetto integrato di sistemi meccanici
controllati elettronicamente (meccatronica)
3 Creare un linguaggio comune fra meccanica elettronica e
controlli automatici per permettere il progetto integrato di sistemi
meccatronici
4 Fornire alcuni strumenti matematici interdisciplinari per lrsquoanalisi
dei segnali e della dinamica dei sistemi
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