5.2 Contratto formativo

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1 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 1 di 9 Laboratorio Didattico I Fase ex-ante Ι. 5 Patto d aula 5.1 Scheda informativa per gli studenti 5.2 Contratto formativo Codice docente 7123 Codice insegnamento 70/0019-M Codice CdS 70/74

2 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 2 di 9 Periodo di sperimentazione: primo semestre secondo semestre SEZIONE 1: PRESENTAZIONE GENERALE DEL CORSO DI INSEGNAMENTO 1.1 Docente Nome Elio USAI Professore Associato presso il DIEE dall Ottobre 2000, ha svolto in precedenza attività di ricerca presso DRS-Pirelli Cavi Milano( ), ed attività tecnico -gestionale presso EniChem-Porto Torres. Ha iniziato la carriera universitaria come ricercatore del SSD ING-INF/04 presso il DIEE dal Settembre Il principale ambito di interesse scientifico è quello del controllo a struttura variabile mediante sliding modes, in cui ha contribuito con algoritmi di controllo originali. La attività di ricerca comprende le applicazioni del controllo e dell osservazione robusti a sistemi non lineari incerti. [J1]Bartolini G., Ferrara A., Usai E., "Chattering avoidance by secondorder sliding mode control", IEEE Trans. Automatic Control, vol. 43,pp , 1998 [J2]Bartolini G., Ferrara A., Usai E., Utkin V.I., "On multi-input chatteringfree second order sliding mode control, IEEE Trans. Automatic Control, vol. 45, pp , 2000 [J3]Bartolini G., Pisano A., Usai E., Digital second-order sliding mode control for uncertain nonlinear systems, Automatica, vol. 37, pp , 2001 [J4]Boiko I., Fridman L., Pisano A., Usai E., Analysis of Chattering in Systems With Second-Order Sliding Modes, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 52, pp , 2007 [J5]Pisano A., Usai E., "Contact force regulation in wire-actuated pantographs via variable structure control and frequency-domain techniques", International Journal of Control, Il docente è: Titolare di corso SI NO Coordinatore di corso SI NO se coordinatore indicare gli altri titolari dei moduli prf. A. Giua Titolare di un modulo SI NO se titolare di modulo indicare il coordinatore 1.2 Anno accademico Insegnamento Titolo: Analisi e controllo dei sistemi dinamici modulo di Controlli automatici Codice: 70/0019-M L insegnamento prevede attività didattica a distanza? SI NO Si tratta di un Corso: Insegnamento a corso unico (tradizionale) Insegnamento modulare Insegnamento accorpato Insegnamento mutuato Se è un corso integrato anche l altro/i modulo/i del Corso integrato vanno in qualità? SI NO

3 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 3 di In caso di Corso integrato, la programmazione è riferibile a: intero Corso singolo Modulo In caso di corso accorpato/mutuato quale altro Corso di Studio è interessato? Laurea in Ingegneria Elettrica 1.4 Settore disciplinare ING-INF/ CFU Numero CFU 6 corrispondenti a: Lezioni: n. ore Didattica interattiva: n.ore Autoapprendimento: n.ore Numero di studenti Obbligo di iscrizione SI NO 1.7Ciclo di Studio Triennale Magistrale Ciclo unico 1.8Anno di Corso Primo Secondo Terzo Quarto Quinto Sesto 1.9 Semestre Primo Secondo 1.10 Corso di studio di Titolo: Laurea in Ingegneria Elettronica riferimento Codice: 70/ Collocazione Di base dell insegnamento nel CdS Caratterizzante Integrativo Sostitutivo Altre Attività Formative 1.12 Livello dell insegnamento rispetto al profilo 1.13 Orario e sede dell'insegnamento 1.14 Collaboratori di cattedra Di base Tecnico Specialistico Altro Data di inizio: 28 Febbraio Giorni della settimana e orario: Lunedì 14:00-16:00; Martedì 11:00-13:00; Giovedì 16:00-18: Sede: Facoltà di Ingegneria, Dipartimento Ing. Elettrica ed Elettronica Aula: B Data di fine: 26 Maggio Link al sito del Corso di Studio (orario ufficiale) Nome Siro PILLOSU Qualifica Dottorando di ricerca Funzione Supporto alla didattica interattiva

4 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 4 di Nome Stefano SCODINA Qualifica Dottorando di ricerca Funzione Supporto alla didattica interattiva 1.15 Orario e luogo di ricevimento studenti Orario : su appuntamento Sede: Dipartimento Ing. Elettrica ed Elettronica 1.16 Contatti Telefono eusai@diee.unica.it 1.17 Pagina web del corso esclusivamente di insegnamento riguardo programma e testi di riferimento per i vari argomenti. 2. Prerequisiti di apprendimento 2.1 Propedeuticità Obbligatoria: Analisi e controllo dei sistemi dinamici modulo di Analisi dei sistemi Consigliata: Matematica 2; Fisica generale 2, Matematica applicata 2.2Prerequisiti di base Lessicali: comprensione e capacità di utilizzo del linguaggio tecnico-scientifico, in particolare riguardo la fisica e la matematica Informatici: capacità di utilizzo/apprendimento di strumenti e software di base per il calcolo scientifico Comunicativi: saper presentare concetti ed informazioni in forma orale, scritta e grafica Organizzativi: saper organizzare le attività nell'arco della giornata e programmare un piano di lavoro/studio a medio termine 2.3 Prerequisiti disciplinari Conoscenze: equazioni differenziali; trasformate di Fourier e Laplace; stabilità di sistemi dinamici rappresentabili medianti equazioni differenziali ordinarie a coefficienti costanti; diagrammi di Bode; risposta dei sistemi dinamici lineari ai segnali canonici Abilità: calcolo algebrico e differenziale; rappresentazione di funzioni mediante coordinate cartesiane e polari; calcolo di funzioni in campo complesso Competenze: capacità di definire il legame tra fenomeni fisici, e loro proprietà, e la loro rappresentazione sia matematica che in forma grafica. 3 Obiettivi di insegnamento e di apprendimento del corso 3.1 Obiettivi di Professionalizzanti: Saper svolgere un compito di progettazione, in apprendimento rispetto al particolare riguardo la formulazione matematica di un controllore Disciplinari: saper analizzare il comportamento di un sistema di profilo professionale del controllo e saper individuare le caratteristiche di un sistema SISO lineare corso di laurea in retroazione al fine di progettarne una parte per soddisfare le 3.2 Conoscenze attese in sede di verifica finale specifiche. Strumenti e criteri per l'analisi della stabilità dei sistemi in retroazione; struttura dei regolatori industriali; struttura di reti correttive tipiche; legami

5 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 5 di 9 tra caratteristiche strutturali di un sistema di controllo e sue proprietà dinamiche. 3.3 Abilità attese in sede di Capacità di applicare gli strumenti ed i criteri per l'analisi delle proprietà verifica finale dei sistemi in retroazione; saper definire i parametri di un controllore sulla base di specifiche standard. 3.4 Competenze attese in Saper dedurre le proprietà dinamiche di un sistema di controllo dalla sede di verifica finale conoscenza di una sua rappresentazione grafica (diagrammi di Bode e Nyquist), anche parziale; saper utilizzare e rappresentare in modo efficace ed appropriato le specifiche di un sistema di controllo; saper progettare la struttura di un controllore anche sulla base di specifiche non dettagliate. 4 Contenuti del corso organizzati in Unità Didattiche 4.1 Presentazione del Corso Il modulo si articola, anche temporalmente, nelle seguenti unità didattiche Richiami sulla analisi dei sistemi dinamici. Sistemi di controllo in retroazione. Analisi delle proprietà di stabilità dei sistemi in retroazione. Specifiche per la progettazione di un controllore single-loop. Sintesi in s. Sintesi per tentativi in frequenza. Taratura dei regolatori industriali. 4.2 Contenuti introduttivi Richiami (2 ore di lezione con esempi) Analisi e sintesi come tecniche complementari. Richiamo su modalità di rappresentazione dei sistemi dinamici lineari: Funzione di trasferimento; Diagrammi di Bode; risposta armonica ed indiciale; caratterizzazione modale. 4.3 Contenuti specifici Struttura di un sistema di controllo (5 ore di lezione e 2 del modulocorso di laurea. esercitazione) Contenuti di Struttura di un sistema di controllo. Esempi di sistemi di controllo a ciclo approfondimento ed aperto ed a ciclo chiuso. Richiami sui modelli di sistemi dinamici: la bobina elettrica, il motore in corrente continua a controllo di campo. integrativi. Contenuti Sistemi a modo dominante. Algebra degli schemi a blocchi. Effetti di comuni (nel corso di laurea, carico. Valutazione della funzione di trasferimento di sistemi intercorso e/o interfacoltà) interconnessi. Stabilità dei sistemi in retroazione (8 ore di lezione e 4 esercitazione) Diagrammi di Nyquist. Criterio di Nyquist per la stabilità dei sistemi in retroazione. Sistemi a stabilità regolare e margini di fase e guadagno. Luogo delle radici di un polinomio. Analisi modale dei sistemi in retroazione mediante il luogo delle radici. Specifiche nei sistemi di controllo (10 ore di lezione e 4 esercitazione) Significato fisico delle specifiche nei sistemi di controllo. Funzione di sensibilità ai disturbi. Funzione di sensibilità alle variazioni parametriche. Errore di tracking. Errore a regime rispetto ad ingressi e disturbi canonici.

6 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 6 di 9 Tipo di un sistema. Relazioni tra struttura del controllore in bassa frequenza e specifiche a regime. Specifiche nel transitorio. Legami globali. Relazioni fra caratteristiche a ciclo aperto ed a ciclo chiuso. Sintesi in s (4 ore di lezione e 2 di esercitazione) Rappresentazione delle specifiche sul transitorio nel dominio complesso. Poli dominanti. Cancellazione e pseudo-cancellazione. Sistemi a fase minima. Effetto delle reti di correzione sul luogo delle radici. Sintesi per tentativi ω in (5 ore di lezione e 4 di esercitazione) Diagramma di risposta armonica. Rappresentazione delle specifiche sul transitorio nel dominio della frequenza. Compensazione mediante reti di correzione standard: attenuatrice, anticipatrice, a sella. Utilizzo della carta di Nichols per la sintesi. Realizzazione delle reti di correzione mediante componenti passivi. Realizzazione delle reti di correzione mediante componenti attivi. Cenni alla sintesi a due gradi di libertà. Regolatori industriali (4 ore di lezione e 4 di esercitazione) Regolatore P. Regolatore PI. Regolatore PID. Configurazioni dei regolatori industriali. Taratura dei regolatori industriali. Metodi euristici: I e II metodo di Ziegler-Nichols. Realizzazione approssimata delle reti correttrici mediante regolatori industriali. Metodi analitici: criteri di ottimizzazione parametrica (cenni). 5. Metodi e tecniche didattiche di insegnamento e di apprendimento 5.1 Metodi e tecniche di interazione didattica in presenza 5.2 Metodi e tecniche di interazione didattica a distanza se previsto dal Corso (1.3) specificando le modalità di interazione previste Interazione tra docente e studente Dialogo in aula sollecitato dal docente Interazione tra i contenuti Richiami e riferimenti incrociati alle diverse tecniche di analisi e sintesi presentate nell'ambito del modulo e riferimenti al potenziale loro utilizzo in ambiti disciplinari differenti. Riferimento a situazioni ingegneristiche facenti anche capo a discipline diverse Interazione tra metodi e tecniche di insegnamento e di apprendimento Combinazione di didattica frontale, guidata, interattiva e con l'utilizzo di strumenti informatici e dei diversi supporti d'aula (video-proiezione e lavagna) Interazione tra docente e studente: Comunicazione tramite Interazione tra i contenuti: non prevista Interazione tra metodi e tecniche di insegnamento e di apprendimento: non prevista 6. Strumentazioni didattiche dell insegnamento e dell apprendimento

7 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 7 di Materiali di studio e testi Paolo BOLZERN, Riccardo SCATTOLINI, Nicola SCHIAVONI, Fondamenti di del Corso controlli automatici- 3ª edizione, McGraw-Hill, Milano, Dispense dalle lezioni del Prof. S.Sanna disponibili su Strumenti didattici Strumentazione della lezione: Lavagna, lavagna elettronica, video proiettore Strumentazione della didattica interattiva: computer portatile e video proiettore 6.3 Dispositivi, materiali e Strumentazione per l autoapprendimento: Appunti dalle lezioni, strumenti di materiale disponibile su autoapprendimento 6.4 Materiali di studio per approfondimenti Giovanni MARRO, Controlli automatici - 4ª ed., Zanichelli, Bologna, Alessandro GIUA, Carla SEATZU, Analisi dei sistemi dinamici, Springer- Verlag Italia, MIlano, J.J. D AZZO, C.H. HOUPIS, Linear control systems analysis & design Conventional and modern (3 rd edition), McGraw-Hill, B. Friedland, Control system design An introduction to state-space methods, McGraw-Hill, Joseph J. DI STEFANO, Allen R. STUBBERUD, Ivan J. WILLIAMS, Regolazione automatica, Collana Shaum s, McGraw-Hill Libri Italia srl, Milano, 1994, ISBN M. Veronesi, Regolazione PID Fondamenti teorici, tecniche di taratura, applicazioni di controllo, 2ª ed., Franco Angeli, Milano, Setting di insegnamento e di apprendimento 7.1 Aula(Setting della Aula con tavoli in linea, lavagna a muro, videoproiettore con schermo e lezione) ripetizione a metà aula 7.2 Laboratorio Setting ( Computer portatili personali degli studenti della didattica interattiva) 7.3 FAD (Setting della Non prevista didattica a distanza) 8. Servizi di accompagnamento e di facilitazione 8.4 Servizi di Corso di insegnamento In ingresso (orientamento, recupero, consolidamento) In itinere (accompagnamento) In uscita (placement) Specificare Attività di recupero e consolidamento delle conoscenze ed abilità relative a propedeuticità obbligatorie e consigliate. Colloqui o comunicazioni via per il supporto al superamento di difficoltà di apprendimento. 8.5 Didattica speciale ed Sono utilizzate forme di didattica speciale? SI NO equipollenze per studenti in Specificare: Tutor prendi-appunti a cura del servizio disabilità dell'ateneo, prove di valutazione finale specifiche, supporto individuale situazione di disabilità del docente su richiesta dello studente.

8 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 8 di 9 9. Valutazione dell insegnamento/apprendimento (in ingresso, in itinere, finale) 9.1 Dispositivi e strumentiquestionario di autovalutazione specifico riguardo le propedeuticità per la valutazione in obbligatorie ingresso dei prerequisiti (di base e disciplinari) 9.2 Dispositivi e strumentiautovalutazione delle conoscenze, abilità e competenze acquisite di valutazione e di verifica mediante esercitazioni interattive in aula con supporto del docente e dei collaboratori d'aula in itinere (delle conoscenze, delle abilità e delle competenze attese) 9.3 Dispositivi e strumentiprova orale con discussione ed elaborazione di un tema progettuale per la valutazione finale 9.4 Temporizzazione delle Prove di autovalutazione in itinere: circa settimanale verifiche Valutazione finale: appelli circa quindicinali nel periodo previsto dal calendario didattico di Facoltà 10. Valutazione del Corso di insegnamento 10.1 Dispositivi e strumenti Questionari di rilevazione delle opinioni Colloqui degli studenti Interviste Altro (specificare)

9 SCHEDA INFORMATIVA PER GLI STUDENTI Pag. 9 di 9 Contratto formativo Informazioni importanti per il Patto d AulaÈ fondamentale la collaborazione degli studenti per una Didattica di Qualità. La partecipazione attiva dello studente può consentire una lezione diversa e garantire un profitto diverso: lo studente deve mettersi in gioco ed essere protagonista. Per questo si invitano gli studenti a condividere i seguenti 10 punti. 1. È importante che lo studente collabori per creare un ambiente di apprendimento in aula che faciliti l attenzione e la concentrazione. 2. È importante il confronto e l approfondimento interattivo in aula. La partecipazione in aula non deve essere confusa con la sola richiesta di chiarimenti specifici. Non si tratta solo di fare domande, quanto di dare contributi costruttivi per la trattazione degli argomenti. 3. La motivazione principale dello studente deve essere quella di diventare un professionista, non di trovare scorciatoie per superare gli esami. Lo studente non deve apprendere meccanismi per superare l esame, ma apprendere la disciplina. 4. Le lezioni e lo studio devono consentire di acquisire i contenuti e le metodologie che permettono di superare l esame con consapevolezza (comprendere il perché e il come ). In sede di esame il docente verificherà sempre il livello di comprensione della disciplina anche quando gli strumenti di valutazione sono prevalentemente tecnici. 5. Lo studente deve essere consapevole che il solo ascolto della lezione è insufficiente per comprendere ed apprendere, se non è accompagnato da altri spazi e momenti come lo studio individuale, le esercitazioni in aula,. 6. I docenti che aderiscono alla sperimentazione del Laboratorio, si impegnano a fornire agli studenti, prima della lezione o del modulo, l indicazione degli obiettivi e dei contenuti che verranno trattati, per consentire di contestualizzare e di seguire la lezione 7. Le tracce e le sintesi che verranno consegnate o costruite insieme durante il Corso, così come le dispense, non sostituiscono i testi: sono strumenti di facilitazione dell apprendimento che deve comunque essere sostenuto attraverso lo studio dei testi indicati. 8. Le verifiche in itinere sono un utile strumento per autovalutare la propria capacità di apprendere, correlare ed esporre correttamente gli argomenti di studio. Tutti gli studenti sono invitati caldamente ad effettuarle. 9. Le verifiche in itinere costituiscono parte integrante dell attività didattica di insegnamento/apprendimento. Le valutazioni ottenute, quantificate da un punteggio, contribuiscono alla valutazione finale ma non sostituiscono la prova d esame. Infatti una valutazione non sufficiente o non soddisfacente può essere recuperata in sede d esame finale. Anche lo studente che non ha programmato di sostenere l esame immediatamente dopo il corso, è invitato a svolgere le esercitazioni e le prove di verifica intermedie. L impegno consentirà successivamente di riprendere lo studio dei contenuti con maggiore facilità.