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
Per le attività di laboratorio, occorre scaricare ed installare la suite OpenModelica, dispondibile per Windows, Linux e MacOS (con qualche limitazione). In particolare, si utilizzerà il tool OMNotebook,
che permette di costruire documenti interattivi contenenti modelli
dinamici scritti in linguaggio Modelica e le relative simulazioni.
I file OMNotebook relativi ai laboratori si possono scaricare da questi link:
Si consiglia di scompattare i file in una directory priva di spazi nel pathname, evitando quindi il desktop nei sistemi Windows.
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 in itinere con domande di teoria ed esercizi sui punti 1 e 2 del programma, indicativamente il 2-3 maggio. In
palio 12 punti. E' necessario conseguire almeno 6 punti per poter utilizzare la prova ai fini del superamento dell'esame.
Consegna di un elaborato relativo alla
progettazione di un sistema di controllo monovariabile e alla sua
verifica tramite simulazione. Il testo dell'elaborato va richiesto al
docente individualmente o
in gruppi di max 3 ed andrà consegnato entro il 27 luglio. In palio 6 punti.
Prova scritta con domande di teoria ed esercizi relativa ai punti 3
e 4 del programma, da sostenere alla fine del corso. In palio 12 punti. E' necessario conseguire almeno 6 punti per
poter utilizzare la prova ai fini del superamento dell'esame.
Modalità B
Prova
scritta con domande di teoria ed esercizi sull'intero programma del
corso, da sostenere in uno dei 5 appelli regolari. Chi avesse
consegnato l'elaborato può chiedere che 6 dei 30 punti in palio nello
scritto siano assegnati in base al risultato dell'elaborato.
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.
