Sistemi di Controllo Digitale
Insegnamento di 6 crediti e 9 crediti per il Corso di
Laurea in Ingegneria dell'Informazione, Curriculum Automazione,
Informatica, Elettronica e Telecomunicazioni (LT, Anno 3) al
Dipartimento di Ingegneria dell'Università di Ferrara.
Conoscenze e Abilità da Conseguire
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Il corso, partendo dalle basi fornite dai moduli di Controlli
automatici, si propone di fornire gli elementi di analisi e progetto
dei regolatori digitali, ossia di quei sistemi di controllo in cui
l'unità di elaborazione è costituita da un calcolatore elettronico e
l'acquisizione dei dati è scandita da un opportuno periodo di
campionamento.
Introduzione al Corso
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Il corso di 9 crediti tratta dei sistemi di controllo digitale
ossia dei sistemi di controllo in retroazione in cui è presente
un calcolatore digitale. L'argomento, che rappresenta un nucleo
disciplinare importante per l'automazione dei processi industriali ed
il controllo di macchine, costituisce il naturale sviluppo dei
contenuti usualmente impartiti in un corso di base di Controlli
Automatici, ed è tipicamente rivolto agli studenti dei Corsi di
Laurea dell'area dell'Ingegneria dell'Informazione. Una buona parte
del corso, con esclusione della parte conclusiva più
specialistica sulla Teoria della Stima e dell'Identificazione dei
Sistemi Dinamici, può costituire anche un modulo di 6
crediti per l'Ingegneria Informatica e di Ingegneria
dell'Automazione. Il corso fornisce, oltre ai necessari sviluppi di
tipo metodologico, un insieme di esempi di analisi e di progetto
risolti in dettaglio negli aspetti numerici grazie all'impiego di
strumenti software di progettazione assistita. Anche sotto questo
profilo si ritiene che il corso possa fornire competenze per futiri
progettisti e utilizzatori di sistemi di controllo digitale nelle
varie aree di applicazione
Programma e Principali Contenuti delle Lezioni
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Sistemi di Controllo Digitale
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La struttura dell'anello di controllo digitale: componenti e tipi di segnale
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Equazioni alle differenze. La Zeta-trasformata: Proprietà e teoremi notevoli
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Campionamento dei segnali. Spettro del segnale campionato. Ricostruttori di segnale.
Corrispondenza tra piano s e piano z
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Criteri di stabilità per sistemi discreti
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Specifiche di progetto
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Tecniche di discretizzazione. Progetto mediante uso del piano ausiliario w.
Progetto mediante luogo delle radici. Regolatori PID digitali
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Identificazione di Sistemi Dinamici e Analisi dei Dati
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Identificazione del modello matematico come momento della progettazione
del sistema di controllo. Fasi dell'identificazione. Classificazione dei
metodi di identificazione
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Modelli a rappresentazione esterna: AR, ARX. L'approccio predittivo.
Modelli in forma predittiva. Metodo dei minimi quadrati
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Il principio di parsimonia. Criteri che penalizzano la complessità: test MDL, FPE, e AIC
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Uso del Toolbox di Identificazione di Matlab: ident
Modalità di Verifica dell'Apprendimento
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L'esame finale consiste nella discussione del progetto
svolto, che precede la verifica delle conoscenze relative
agli aspetti teorici 'esame finale orale anche
senza la presentazione del progetto.
Metodi Didattici
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Le esercitazioni fanno ampio uso di Matlab e Simulink.
L'esame orale è preceduto dallo svolgimento al calcolatore di un
progetto di sistema di controllo. La durata della prova al computer è
di circa un'ora. La prova orale verterà invece sulla verifica della
conoscenza della teoria relativa ai Sistemi di Controllo Digitale.
Dispense e Lucidi delle Lezioni
File di Utilità per le Esercitazioni in Laboratorio di Informatica
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K. Sigmon, "Matlab Primer". University of Florida, Florida, Second
Edition ed., 1993. (PDF format file).
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"Matlab Tutorial", Getting Started with MATLAB. (PDF format file).
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Matlab and Simulink for Control. MATLAB and SIMULINK for Control System Design. Lecture Slides.
(PDF file for classroom presentation, color),
(2 slides per page, PDF format file).
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Simulink Main Features, "SIMULINK. Dynamic System Simulation for MATLAB".
(PDF format file).
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Simulink for Dynamic System Modelling. Dynamic System Simulation for MATLAB and SIMULINK.
(PDF format file).
-
Simulink Basic Features. SIMULINK for Beginners.
(PDF format file).
-
SID, "System Identification Toolbox". System Identification Graphical User Interface for Matlab.
(file in formato pdf ).
Riferimenti Bibliografici
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C.Bonivento, C.Melchiorri, R.Zanasi. Sistemi di controllo digitale, Esculapio ed., Bologna, 1999
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Gene F. Franklin, J. David Powell, Abbas Emami-Naeini, CONTROLLO A RETROAZIONE DI SISTEMI DINAMICI,
volume II. EdiSES s.r.l. 2005. ISBN: 88 7959 308 0
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S. Bittanti. Teoria della Predizione e Filtraggio. Pitagora, Bologna, 1992
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S. Bittanti. Identificazione dei Modelli e Controllo adattativo. Pitagora, Bologna, 1992
Matlab Tools and Utilities
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TFI per Matlab, "Transfer Function Interpreter". (files
Matlab in formato zippato per Matlab 5.x, 6.x, 7).
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Aggiornamenti del TFI 2005, "Transfer Function Interpreter". File
in formato zip .
Link alla pagina web del Prof. Giovanni Marro, autore del Programma).
-
Aggiornamenti del TFI 2006, "Transfer Function Interpreter".
Download dalla
Home Page del Prof. Giovanni Marro, file in formato zip, 1.4MB.
Link alla pagina web del Prof. Giovanni Marro, autore del Programma).
Download locale, file in formato zip (Matlab software + Libro in formato PDF), 1.4MB, Maggio 2006).
-
TFI per Matlab 6.x, Maggio 2006, "Transfer Function Interpreter".
Download locale, file in formato zip (TFI software per Matlab 6.x + File del Libro in
formato PDF), 1.4MB, Maggio 2006).
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