Controlli automatici

• Concetti fondamentali. Sistemi e modelli matematici. Schemi a blocchi. Grafi di flusso di segnale. Caratteristiche fondamentali del controllo ad azione diretta e in retroazione.
• Introduzione all'analisi dei sistemi dinamici lineari. Equazioni differenziali lineari e trasformata di Laplace. Antitrasformazione delle funzioni razionali. Risposta all'impulso e integrali di convoluzione. Sitemi elementari del primo e del secondo ordine. Massima sovraelongazione, tempo di assestamento, coefficiente di smorzamento e pulsazione naturale.
• Analisi armonica. La funzione di risposta armonica. Relazione con la risposta all'impulso. Diagrammi di Bode e formula di Bode. Diagrammi polari. Diagrammi di Nichols.
• Stabilità e sistemi in retroazione. Definizioni e teoremi relativi alla stabilità. Il criterio di Routh. Proprietà generali dei sistemi in retroazione. Errori a regime e tipo di sistema. Il criterio di Nyquist. Margini di ampiezza e fase. Sistemi con ritardi finiti. Luoghi a M e N costante. Pulsazione di risonanza, picco di risonanza e banda passante.
• Il metodo del luogo delle radici. Definizione e principali proprietà del luogo delle radici. Il contorno delle radici. Costruzione grafica di alcuni luoghi delle radici.
• Reti correttrici e regolatori standard. Dati di specifica e loro compatibilità. Le principali reti correttrici a resistenze e capacità. La compensazione mediante reti ritardatrici e reti anticipatrici. Le formule di inversione. La compensazione mediante reti a ritardo e anticipo e reti a T. La retroazione tachimetrica  I regolatori standard.
• TIl progetto analitico dei regolatori. La sintesi diretta. I filtri di Butterworth e di Bessel come modelli di riferimento. La sintesi diretta per sistemi a fase non minima, sistemi instabili e sistemi con ritardi finiti.
• Sistemi in retroazione non lineari. Stati di equilibrio e stabilità. Il metodo della funzione descrittiva. I criteri del cerchio e di Popov. Metodo grafico per l'analisi dei sistemi a relè. Linearizzazione dei sistemi a relè mediante vibrazione imposta.
• Sistemi di controllo digitali. Le principali caratteristiche del controllo digitale. La tarsformata z. Funzioni di trasferimento a tempo discreto. Alcune realizzazioni. Errori a regime nei sistemi di controllo digitali. Il criterio di Nyquist. Sintesi dei regolatori nel piano w. I regolatori standard digitali. Il progetto analitico di sistemi a tempo discreto.
• Alcuni componenti. L'amplificatore operazionale. Trasduttori elettrici di posizione e velocità e loro circuito di condizionamento. Motori elettrici in corrente continua, con e senza spazzole e passo passo. Attuatori idraulici e pneumatici.

Insieme al volume è previsto un CD-ROM opzionale con:

• Modellistica e controllo nello spazio degli stati. Lo spazio degli stati. La soluzione numerica delle equazioni differenziali. Estensioni ai sistemi a tempo discreto. Basi, sottospazi, forma di Jordan. Controllabilità e osservabilità. Sistemi equivalenti e realizzazioni. Alcune realizzazioni canoniche. I poli e gli zeri direttamente da (A,b,c,d). Controllabilità e osservabilità: le dimostrazioni. Le realizzazioni canoniche di controllabilità e di osservabilità. Allocazione dei poli mediante retroazione. Il progetto analitico nello spazio degli stati. Allocazione di n zeri dell'unità stabilizzante e di n poli ad anello chiuso. Stabilizzazione con osservatori di ordine ridotto.
• Compiti scritti d'esame con soluzioni.
• Esercitazioni di laboratorio con TFI.
• Ausili grafici in Matlab per il tracciamento di grafici.
• Alcuni link a pagine web per lo studio dei componenti dei sistemi di controllo.