Curriculum vitae et studiorum del dott. ing. Sergio Galeani

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1 Curriculum vitae et studiorum del dott. ing. Sergio Galeani Luogo e data di nascita: Roma, 26 Maggio Attuale posizione: ricercatore nel settore disciplinare ING-INF04 (Automatica) presso il Dipartimento di Informatica, Sistemi e Produzione dell Università di Roma Tor Vergata, dal 22 Dicembre 2004; ricercatore senza presa di servizio nel settore disciplinare ING-INF04 (Automatica) presso il Dipartimento di Informatica, Sistemi e Produzione dell Università di Roma Tor Vergata, dal 7 Novembre 2003; titolare di assegno di ricerca nel settore disciplinare ING-INF04 (Automatica) presso il Dipartimento di Informatica, Sistemi e Produzione dell Università di Roma Tor Vergata, dal 31 Ottobre Posizioni precedentemente ricoperte: studente di dottorato di ricerca in Informatica ed Ingegneria dell Automazione presso la Facoltà di Ingegneria dell Università di Roma Tor Vergata, dal 01/11/1998 al 31/10/2001. analista e programmatore in una società di sviluppo di software, dal 01/01/1997 al 31/12/1997. Formazione Maturità Scientifica conseguita con voto 60/60 nel Laurea in Ingegneria Informatica conseguita presso l Università di Roma Tor Vergata, il 9 Luglio 1998, con voto 100/100 e lode. Tesi di laurea: Controllo periodico di sistemi stazionari (Relatore: prof. Osvaldo M. Grasselli; correlatore: prof. Paolo Valigi). Nella tesi si sono studiati alcuni problemi di controllo (ottenimento di margini di guadagno infiniti, stabilizzazione simultanea, controllo decentralizzato) di processi lineari e stazionari per i quali l uso di compensatori lineari periodici presenta vantaggi rispetto all uso di compensatori lineari stazionari. In particolare, si è sottolineato come la compensazione periodica sia vantaggiosa per problemi altamente strutturati e legati alla presenza di zeri di blocco nel sistema controllato. Dottorato di Ricerca in Informatica ed Ingegneria dell Automazione conseguito presso l Università di Roma Tor Vergata, il 20 Giugno Tesi di dottorato: Two degrees of freedom control for systems with constraints (Relatore: prof. Osvaldo M. Grasselli; correlatore: prof. Andrew R. Teel). Nella tesi si è studiata una famiglia di compensatori nonlineari a due gradi di libertà che, opportunamente specializzata mediante la scelta di un parametro libero, include come casi particolari due classi di compensatori caratterizzati da livelli di prestazione e stabilità robusta inversamente correlati. Per un ampia classe di sistemi nonlineari, si è mostrato che la scelta oculata del parametro libero consente di raggiungere un buon compromesso fra prestazione e stabilità robusta; specializzando i risultati alla classe di sistemi lineari con saturazione sugli ingressi, si è poi mostrato che la famiglia di compensatori proposta permette di risolvere un problema di antiwindup rilassato caratterizzato da alta prestazione nominale e stabilità robusta in grande. Nell ultima parte della tesi è stata descritta un esperienza di applicazione industriale delle tecniche descritte ad una sospensione magnetica modellabile come un sistema lineare con vincoli sull uscita. Scuole di dottorato Ha frequentato le seguenti scuole: III Scuola Nazionale CIRA per studenti di Dottorato, luglio 1999, sui temi: Confluenza tra la visione computazionale e il controllo (Coordinatore: R. Frezza); Metodi statistici per l identificazione (Coordinatore: G. Picci). IV Scuola Nazionale CIRA per studenti di Dottorato, luglio 2000, sui temi: Controllo robusto (Coordinatore: A. Vicino); Teoria della stima set-membership e identificazione per il controllo robusto (Coordinatore: M. Milanese). V Scuola Nazionale CIRA per studenti di Dottorato, luglio 2001, sui temi: 1

2 Controllo predittivo (coordinatore: R. Scattolini); Controllo automotive (coordinatore: L. Glielmo). Scuola Avanzata Identificazione e Controllo dei Sistemi Incerti, 8/9 Novembre 2002, Università di Siena, Centro per lo Studio dei Sistemi Complessi; Scuola di dottorato 1st HYCON PhD School on Hybrid Systems, Luglio 2005, Università di Siena, Centro per lo Studio dei Sistemi Complessi; Scuola Avanzata Giovanni Zappa su Tecniche Robuste e di Ottimizzazione per Sistemi di Controllo ad Alte Prestazioni, 17/18 Novembre 2006, Università di Parma, Centro Santa Elisabetta; Corsi di dottorato Nell anno accademico 1998/1999, speso presso l Università di Roma Tor Vergata, ha seguito moduli didattici sui temi: Teoria avanzata del controllo lineare, sotto la guida del prof. Osvaldo M. Grasselli; Sistemi ad eventi discreti, sotto la guida del prof. Paolo Valigi; Controllo H, sotto la guida dei proff. Osvaldo M. Grasselli e Laura Menini; Controllo Nonlineare, sotto la guida dei proff. Alberto Isidori e Salvatore Nicosia; negli anni accademici 1999/2000 e 2000/2001, durante i 16 mesi spesi presso la University of California, Santa Barbara, ha seguito moduli didattici (validi per piani di studio volti al conseguimento dei titoli di Master e PhD) sui temi: Identification, prof. Petar V. Kokotovic; Adaptive Control, prof. Petar V. Kokotovic; Nonlinear Control Systems, prof. Andrew R. Teel; Modelling and Control of Infinite Dimensional Linear Systems, prof. Bassam Bamieh; Introduction to Chaotic Dynamics and Bifurcation Theory, prof. Bjorn Birnir; Modelling and Identification for Control, prof. Roy Smith. Periodo di formazione all estero Ha trascorso tre periodi di formazione (gennaio-giugno 2000; settembre-aprile 2001; maggio-luglio 2001) per un totale di 16 mesi presso la University of California, Santa Barbara (UCSB), come exchange visitor, frequentando moduli didattici (validi per il conseguimento di Master e PhD) e i cicli di seminari scientifici tenuti presso il Center for Control Engineering and Computation (CCEC), svolgendo attività di ricerca sotto la guida del prof. Andrew R. Teel e di collaborazione con l industria sotto la guida dei proff. Andrew R. Teel e Brad Paden. Ha inoltre partecipato alle prime due edizioni del Southern California Nonlinear Control Workshop (3-4 novembre 2000 e giugno 2001), in particolare contribuendo con il seminario On two degrees of freedom nonlinear control alla prima edizione. Attività professionale Nell anno solare 1997 ha lavorato per un anno come analista e programmatore C++, Visual Basic e Java su piattaforme UNIX e Windows NT nello sviluppo di un progetto in ambito CTI (Computer Telephony Integration). Il progetto era finalizzato alla realizzazione di un centralino telefonico in grado di fornire oltre alle funzionalità consuete (inoltro, richiamata su occupato, teleconferenza, gestione delle code di chiamate in attesa, messaggi di cortesia, registrazione di messaggi vocali) altre funzionalità di tipo avanzato, ottenute mediante l integrazione su PC di hardware dedicato e sviluppo di firmware/software opportuno (riconoscimento vocale, sintesi vocale, metalinguaggio per scripting di programmi di risposta automatica, interrogazione di database), nonché interfacciamento con postazioni operatore su PC. Nel periodo maggio-luglio 2001, durante il periodo di formazione all estero e nell ambito dell attività di ricerca svolta presso la University of California, Santa Barbara, ha svolto attività di consulenza per Magnetics Moments, LLC (Santa Barbara, California) e MedQuest Products, Inc. (Salt Lake City, Utah), applicando le tecniche di controllo a due gradi di libertà per sistemi lineari con vincoli ad una sospensione magnetica utilizzata in una applicazione in ambito medico. In particolare, le tecniche sviluppate sotto la guida del prof. Andrew R. Teel e applicate in stretta collaborazione con il prof. Brad Paden hanno condotto ad una soluzione del problema in esame in cui non solo la stabilità del sistema di controllo (che in precedenza veniva persa in caso di attivazione della saturazione presente sull uscita del sistema controllato) è stata ottenuta in maniera robusta, ma, inoltre, l energia spesa per il controllo è stata ridotta da 40 a 70 volte rispetto all energia assorbita dal sistema di controllo preesistente, con evidente vantaggio se si considera che il sistema in esame è alimentato mediante pile (in particolare, trattandosi di un sistema portatile di supporto alle funzioni vitali, ricariche delle pile meno frequenti si traducono direttamente in miglior qualità di vita del paziente). 2

3 Nel periodo agosto-settembre 2005, è stato visiting professor presso la University of New Mexico, Albuquerque, e la University of Illinois, Urbana-Champaign. Attività scientifica Ha svolto attività di ricerca scientifica nel campo della teoria dei sistemi e del controllo in diversi settori metodologici e applicativi. Controllo periodico di sistemi stazionari a tempo discreto. L attività di ricerca principale è stata rivolta allo studio di compensatori lineari periodici per sistemi lineari stazionari. In [5], si è affrontato e risolto il problema di ottenere la stabilizzazione con margine di guadagno infinito nel caso in cui i guadagni scalari incogniti (rispetto ai quali si definisce il margine di guadagno) siano eventualmente diversi per ogni ingresso scalare, aggiungendo due ulteriori specifiche: a) che il controllore utilizzato sia esso stesso asintoticamente stabile, b) che la stabilità conseguita con margine di guadagno infinito sia tale da garantire una preassegnata rapidità di convergenza esponenziale delle risposte libere del sistema a ciclo chiuso, ovviamente per qualunque valore dei fattori scalari di guadagno incogniti. Per il problema così formulato è stato possibile derivare sia le condizioni necessarie e sufficienti di esistenza della soluzione del problema stesso, sia una procedura di sintesi di un compensatore che ne costituisce una possibile soluzione. In [4] si è studiato lo stesso tipo di problema ma rimuovendo il requisito di stabilità asintotica del compensatore e con l aggiunta invece dell ulteriore specifica che le uscite inseguano asintoticamente dei segnali di riferimento appartenenti a classi note di funzioni. Anche in questo caso sono state trovate condizioni per la risolubilità del problema complessivo di controllo così formulato, e una procedura di sintesi del compensatore. In [7] si è considerato lo stesso tipo di problema già risolto in [4], ma per il caso in cui i fattori scalari di guadagno incogniti (rispetto ai quali si è definito il margine di guadagno) agiscano sulle uscite del sistema da controllare. Anche per tale problema è stato possibile derivare sia le condizioni necessarie e sufficienti per la sua risolubilità, sia una procedura di sintesi del sistema di controllo; il compensatore a cui essa dà luogo e che costituisce la soluzione del problema ha una struttura estremamente più semplice di quella dei compensatori proposti nei precedenti lavori. Si è infine dimostrato in [24] che la nuova struttura può essere utilizzata, in due versioni duali e sotto le condizioni necessarie e sufficienti ricavate in [5], per risolvere il problema della stabilizzazione con margine di guadagno infinito con le specifiche aggiuntive (a) e (b) sia nel caso di guadagni incogniti agenti sugli ingressi, che per guadagni incogniti agenti sulle uscite. Controllo di sistemi lineari stazionari. In [16] si è mostrato che, data una qualunque coppia sistemacompensatore stabilizzante (a tempo continuo o a tempo discreto), il sistema a ciclo chiuso si comporta come un osservatore funzionale di una funzione lineare dello stato del sistema controllato a patto che una semplice equazione asimmetrica di Riccati sia risolubile. Di conseguenza, se è possibile aggiungere all uscita del sistema controllato la funzione lineare dello stato in questione, allora il sistema controllato con l uscita aumentata può essere stabilizzato mediante retroazione statica. In un successivo lavoro in via di pubblicazione, l applicabilità del risultato precedente ai fini della stabilizzazione mediante retroazione statica (e quindi anche ai fini della stabilizzazione forte, ovvero mediante compensatore asintoticamente stabile) è stata ulteriormente estesa considerando il caso dei sistemi a segnali campionati, per i quali si è mostrato che mediante l uso del campionamento multirate e opportuni guadagni statici è sempre possibile ottenere le uscite aggiuntive desiderate (in particolare si noti che un sistema lineare stazionario a tempo continuo sottoposto a campionamento multirate è modellabile come un sistema periodico a tempo discreto, e quindi il risultato indicato è un legame fra questa linea di ricerca e quella descritta al punto precedente). Controllo di strutture vibranti. L attività di ricerca (svolta in collaborazione con il dipartimento di Ingegneria Civile dell Università di Roma Tor Vergata, con il dipartimento di Meccanica ed Aeronautica dell Università di Roma La Sapienza e con il CNR) ha avuto per oggetto lo studio di leggi di controllo attive, passive e semi-attive per l attenuazione delle vibrazioni su travi e piastre con attuatori/sensori piezoelettrici. In [1 3] si sono progettate leggi di controllo mediante tecniche LQG, raffinate secondo metodologie molto recenti, e si sono confrontate le prestazioni ottenute con quelle ottenibili mediante sintesi ottima di controllori passivi. La modellazione della trave, effettuata mediante calcolo agli elementi finiti, ha permesso di ottenere accurati modelli a dimensione finita in ottimo accordo con i dati sperimentali. I controllori proposti si sono comportati in maniera molto soddisfacente sul sistema fisico. Successivamente sono stati considerati problemi di attenuazione di disturbi persistenti agenti sulla trave [6,10] possibilmente mediante l uso di molteplici attuatori/sensori piezoelettrici. Infine, in vista della costruzione di un nuovo apparato sperimentale, in [11] si è considerato il problema del posizionamento ottimo di coppie di attuatori/sensori piezoelettrici collocati su una piastra. Sintesi di osservatori per sistemi meccanici soggetti ad impatti. La presenza di impatti in un sistema meccanico può rendere totalmente non veritiere le stime dello stato effettuate mediante osservatori progettati trascurando il fenomeno dell impatto, anche nel caso apparentemente innocuo in cui il sistema considerato è lineare 3

4 in assenza di impatti. In [14] viene proposto un osservatore locale per sistemi nonlineari ma con linearizzazione osservabile in corrispondenza di una configurazione di contatto di interesse. In [17], le prestazioni dell osservatore proposto in [14] vengono messe a confronto con le prestazioni di un osservatore ridotto precedentemente descritto in letteratura. In [13], si propone un metodo per identificare i parametri incogniti in una legge che descrive la dipendenza dalla velocità di impatto del coefficiente di restituzione (i.e., il coefficiente pari al rapporto fra i valori assunti immediatamente dopo e immediatamente prima dell impatto dal modulo della componente della velocità ortogonale al vincolo contro cui il sistema impatta). Un problema correlato, formulato e risolto in [20], è la sintesi di osservatori per l inversione asintotica di mappe nonlineari nel caso in cui la traiettoria di riferimento sia non differenziabile; in particolare i risultati in [20] estendono risultati precedenti ottenuti sotto l ipotesi più restrittiva di riferimento differenziabile. Controllo di sistemi meccanici soggetti ad impatti. Si è considerato il problema della stabilizzazione e dell asservimento in sistemi soggetti ad ingressi impulsivi, con particolare attenzione a sistemi meccanici soggetti a urti elastici con vincoli infinitamente rigidi. Nei lavori [41, 42, 48] si è affrontato il problema di inseguire un opportuna riferimento periodico che descrive una traiettoria poligonale all interno di un vincolo di forma ellittica. La sintesi del compensatore ibrido (contenente sia una dinamica a tempo continuo che una dinamica a tempo discreto) che risolve il problema in maniera robusta (anche per valori dei parametri del sistema diversi da quelli nominali di progetto) è basata su un opportuna parametrizzazione delle traiettorie (che ne consente la determinazione della traiettoria di interesse mediante strumenti computazionali efficienti quali disequazioni matriciali) e sull uso di un adeguato modello interno del riferimento. Controllo nonlineare a due gradi di libertà e anti-windup rilassato Nel caso lineare, l uso di sistemi di controllo a due gradi di libertà consente di imporre caratteristiche di prestazione nominale e di stabilità robusta mediante la determinazione del controllo come somma di due opportune azioni rispettivamente a catena aperta e in retroazione. Similmente si è mostrato in [8] che anche nel caso nonlineare è possibile, sotto opportune ipotesi, fondere un controllore ad alta prestazione nominale ed un controllore in grado di garantire stabilità robusta in modo da ottenere un sistema di controllo che preservi le caratteristiche indicate; in particolare, in [8] si è descritto uno schema di controllo dipendente da un parametro (un sistema dinamico) che, preso pari ad una matrice identità o pari ad una matrice nulla, rende possibile ottenere come casi particolari due schemi di controllo ben noti in letteratura per realizzare una fusione del tipo indicato. Successivamente si sono mostrati alcuni dei possibili vantaggi offerti dal nuovo schema rispetto ai due schemi noti in letteratura qualora si scelga come valore del parametro un sistema dinamico con caratteristiche opportune, in modo tale da raggiungere buoni compromessi fra stabilità robusta e prestazione non solo nominale. Specializzando poi l analisi alla classe dei sistemi lineari con saturazioni sugli ingressi, si è mostrato in [8, 26] come la soluzione del problema della compensazione anti-windup L 2 possa presentare caratteristiche di stabilità robusta in piccolo ma non necessariamente in grande, anche qualora i subcompensatori da cui il sistema di controllo con antiwindup è stato ottenuto sarebbero separatamente in grado di garantire tale robustezza in grande ; partendo da tale osservazione, si è definito e risolto in [8, 26] un problema di anti-windup L 2 rilassato con alta prestazione nominale e stabilità robusta in grande. I precedenti risultati sull anti-windup L 2 rilassato, sviluppati nel caso di retroazione dallo stato, sono stati poi estesi in [22] al caso della retroazione dalle uscite misurate, con implementazione diretta o mediante l uso di osservatori ad ingresso incognito. Un estensione dell anti-windup L 2 rilassato al caso di sistemi instabili, con applicazione alla dinamica longitudinale di un aereo, è stata fornita in [21]. Infine, in [8] si sono descritti anche i risultati di un esperienza di collaborazione con l industria in cui le tecniche di controllo a due gradi di libertà per sistemi nonlineari sono state applicate al caso di sistemi lineari con vincoli sulle uscite del sistema controllato, e in particolare al caso di una sospensione magnetica. Controllo anti-windup robusto/ad alte prestazioni/con vincoli di rate e ampiezza. In [40] si è mostrato come il problema della compensazione anti-windup di sistemi LPV (Linear Parameter Varying, per i quali le matrici che descrivono il sistema sono funzioni A(p), B(p), C(p), D(p) di un vettore di parametri p che varia nel tempo), anche senza vincoli sulla rapidità di variazione dei parametri (in modo tale che in tale classe possano rientrare i sistemi a commutazione, i cui parametri possono variare con discontinuità), e con compensatore preassegnato di tipo gain-scheduling (con parametri dipendenti dal vettore p, che si suppone possa essere misurato in tempo reale) possa essere risolto senza introdurre il rilassamento proposto in [39], usando una tecnica sostanzialmente analoga a quella proposta in [46]. In presenza di ingressi soggetti a saturazione, è ben noto che bassi guadagni consentono di ottenere la stabilizzazione dell origine con ampi bacini di attrazione, ma al prezzo di una bassa prestazione locale (dove guadagni più alti potrebbero essere usati senza che il corrispondente segnale di controllo ecceda i limiti imposti dalla saturazione); pertanto nei lavori [43 45] si sono adottate tecniche di gain-scheduling grazie alle quali la retroazione applicata è sempre più aggressiva all avvicinarsi dello stato all origine, in modo da ottenere una compensazione anti-windup allo stato tempo in grado di fornire ampie regioni di attrazione e alte prestazioni locali. In aggiunta a vincoli di saturazione sull ampiezza del segnale di controllo, nelle applicazioni si riscontrano spesso vincoli sulla massima rapidità di variazione (o rate) del segnale di controllo: 4

5 nei lavori [36, 37, 49] sono state estese le tecniche anti-windup preesistenti in modo da poter affrontare anche la presenza di tali vincoli. A tale proposito va sottolineato come il problema in presenza di saturazione sia sul rate che sull ampiezza è sostanzialmente diverso dal caso di sola saturazione di ampiezza, in quanto nel secondo caso la nonlinearità presente è puramente statica, mentre nel primo ha caratteristiche dinamiche, che vanno modellate e trattate in maniera opportuna; e in effetti uno dei contributi più interessanti nei suddetti lavori consiste proprio nell aver fornito un nuovo modello di saturazione di rate ed ampiezza, particolarmente adatto ad essere usato in combinazione con le tecniche anti-windup sviluppate in precedenza. In connessione con tali attività, ha tenuto i seguenti seminari: On two degrees of freedom nonlinear control, Southern California Nonlinear Control Workshop (3-4 novembre 2000); Stabilizzazione con margine di guadagno infinito di sistemi MIMO a tempo discreto, Convegno Nazionale CIRA, Politecnico di Torino, 6-8 Settembre 2000; Two degrees of freedom control for output constrained linear systems, Convegno Nazionale CIRA, Università di Lecce, Settembre 2001; Controllo a due gradi di libertà per la sintesi di controllori anti-windup robusti, Convegno Nazionale CIRA, Università di Perugia, Settembre Controllo a due gradi di libertà e robustificazione di compensatori anti-windup, Politecnico di Torino, 15 Luglio Sintesi di osservatori per manipolatori soggetti ad impatti, Convegno Nazionale CIRA, Università di Modena, Settembre Condizioni per la robustificazione di leggi di controllo anti-windup mediante retroazione dallo stato o dall uscita, Convegno Nazionale CIRA, Università di Modena, Settembre Controllo adattativo/robusto di sistemi soggetti ad impatti, Convegno Nazionale CIRA, Villasimius (Cagliari), Settembre Trading Performance for Stability in the Anti-Windup Control Problem, presso la University of New Mexico at Albuquerque e la University of Illinois at Urbana-Champaign nel settembre A Robust Anti-Windup Scheme for Manual Flight Control of an Unstable Aircraft, presso la University of New Mexico at Albuquerque nel settembre Anti-windup statico per sistemi soggetti a saturazione di ampiezza e di rate, Convegno Nazionale CIRA, Milano, Settembre Controllo scheduled per sistemi con saturazione di ampiezza, Convegno Nazionale SIDRA, Genova, Settembre Ha svolto l attività di ricerca già descritta come membro dell Unità di Ricerca dell Università di Roma Tor Vergata, partecipando alle attività dei seguenti progetti di ricerca: Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche robuste per il controllo di sistemi incerti finanziato dal MURST nell anno 2000 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche robuste e di ottimizzazione per il controllo di sistemi incerti finanziato dal MIUR nell anno 2002 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche robuste e di ottimizzazione per il controllo di sistemi ad alte prestazioni finanziato dal MIUR nell anno 2004 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche avanzate di controllo e identificazione per applicazioni innovative finanziato dal MIUR nell anno 2006 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; Progetto interuniversitario di Ricerca Fondamentale ASI Sistemi di controllo periodici, finanziato dall ASI nell anno 1999 e coordinato dal prof. Osvaldo M. Grasselli; 5

6 Progetto di Ricerca ASI Controllo robusto di satelliti in failure configuration, finanziato dall ASI negli anni 2000 e 2001 e coordinato dalla prof.ssa Laura Menini; Progetto di Ricerca ASI Development and validation of a test-bed prototype for flexible-link manipulators control architectures with distributed intelligent piezoelectric devices, finanziato dall ASI nell anno 2001 e coordinato localmente dalla prof.ssa Laura Menini; Progetto di Ricerca Batterie al litio con componenti polimerici per veicoli elettrici stradali, finanziato nell ambito degli ACCORDI DI PROGRAMMA ENEA-MURST PER LA RICERCA APPLICATA (L.95/95) nel triennio 2000/2003; Progetto di Ricerca FIRB TIGER finanziato dal MIUR per il triennio 2003/2006 e coordinato localmente dal prof. A. Tornambè; Progetto di ricerca scientifica di Ateneo (ex 60%) Analisi e controllo di sistemi dinamici del DISP dell Università di Roma Tor Vergata coordinato dal prof.o. M. Grasselli negli anni dal 1999 al 2003; Progetto di ricerca scientifica di Ateneo (ex 60%) Controllo robusto di sistemi con vincoli del DISP dell Università di Roma Tor Vergata coordinato da Sergio Galeani nell anno 2006; Progetto Giovani Ricercatori di Ateneo Controllo di sistemi hamiltoniani dell Università di Roma Tor Vergata, coordinato dalla prof.ssa Laura Menini nell anno 1999; Progetto Giovani Ricercatori di Ateneo Controllo non interagente per sistemi nonlineari e hamiltoniani dell Università di Roma Tor Vergata, coordinato dalla prof.ssa Laura Menini nell anno Ha infine svolto attività di revisione per conferenze internazionali (American Control Conference, Conference on Decision and Control) e riviste internazionali (IEEE Transactions on Automatic Control, Automatica, European Journal of Control, International Journal of Control). Attività didattica Dall anno accademico 2004/2005 è titolare del corso di Controllo Ottimo (durata 45 ore, valevole per il conseguimento di 5 CFU) per il Corso di laurea specialistica in Ingegneria dell Automazione, Ingegneria Gestionale, Ingegneria Informatica, Ingegneria dei Modelli e dei Sistemi della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; Dall anno accademico 2006/2007 tiene in qualità di professore supplente il corso di Analisi e controllo di sistemi dinamici (durata 45 ore, valevole per il conseguimento di 5 CFU) per il Corso di laurea in Ingegneria dell Automazione e Ingegneria Informatica della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; Nell anno accademico 2005/2006 ha tenuto in qualità di professore supplente il corso di Sistemi Dinamici (durata 45 ore, valevole per il conseguimento di 5 CFU) per il Corso di laurea in Ingegneria dell Automazione e Ingegneria Informatica della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; Negli anni accademici 2004/2005 e 2005/2006 ha tenuto in qualità di professore supplente il corso di Misure per l Automazione (durata 45 ore, valevole per il conseguimento di 5 CFU) per il Corso di laurea in Ingegneria dell Automazione, Ingegneria Informatica, e per il Corso di laurea specialistica in Ingegneria Elettronica della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; Nell anno accademico 2003/2004 ha tenuto in qualità di professore a contratto il corso di Controllo Ottimo (durata 45 ore, valevole per il conseguimento di 5 CFU) per il Corso di laurea specialistica in Ingegneria dell Automazione, Ingegneria Gestionale, Ingegneria Informatica, Ingegneria dei Modelli e dei Sistemi della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; Dall anno accademico 2001/2002 all anno accademico 2004/2005 ha tenuto in qualità di professore a contratto il corso di Teoria dei Sistemi (durata 60 ore, valevole per il conseguimento di 6 CFU) per il Corso di laurea in Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni della Facoltà di Ingegneria dell Università di Perugia presso la sede di Orvieto; Dall anno accademico 1998/1999 ad oggi, ha collaborato all attività didattica per i seguenti corsi tenuti presso la Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata (svolgendo lezioni, esercitazioni, attività di laboratorio e ricevimento studenti, e partecipando inoltre alle relative commissioni d esame): 6

7 Sistemi Dinamici (Ing. Informatica e Ing. dell Automazione, tenuto dal prof. O. M. Grasselli); Sistemi Dinamici (Ing. Medica, tenuto dalla prof. L. Menini); Teoria dei Sistemi e del Controllo (tenuto dalla prof. L. Menini); Teoria del controllo (tenuto dal prof. O. M. Grasselli); Sistemi di controllo a più variabili (tenuto dal prof. O. M. Grasselli); Controllo robusto (tenuto dal prof. O. M. Grasselli); Fondamenti di Automatica (tenuto dal prof. A. Tornambè); Laboratorio di Automatica (tenuto dal prof. A. Tornambè); Controlli Automatici (Ing. Informatica e Ing. dell Automazione, tenuto dal prof. S. Nicosia); Controlli Automatici (Ing. Gestionale, tenuto dal prof. A. Tornambè); Controlli Automatici 1 (Ing. Meccanica, tenuto dalla prof. L. Menini); Robotica Industriale (tenuto dal prof. A. Tornambè); Robotica (medica) (tenuto dal prof. A. Tornambè). Robotica con laboratorio (tenuto dal prof. L. Zaccarian). L esperienza di insegnamento dei corsi di Sistemi Dinamici, Teoria dei Sistemi e Analisi e Controllo dei Sistemi Dinamici è confluita nel libro Sistemi Dinamici: introduzione all analisi e primi strumenti di controllo, scritto durante il triennio con il prof. O. M. Grasselli e la prof.ssa L. Menini, e pubblicato da Hoepli nel mese di gennaio È stato correlatore delle seguenti tesi di laurea in Ingegneria Informatica, indirizzo Automatica e sistemi di automazione industriale (vecchio ordinamento): Controllo predittivo di sistemi lineari - Controllo ad alta prestazione e con vincoli di un impianto solare (laureando: Mauro Di Giamberardino, relatore: prof. O. M. Grasselli, correlatore ENEA: ing. M. Falchetta); Controllo H di sistemi discreti e a segnali campionati (laureando: Gian Paolo Plaia, relatore: prof. O. M. Grasselli) È stato relatore delle seguenti tesi di laurea triennale in Ingegneria Informatica o Ingegneria dell Automazione (nuovo ordinamento): Controllo decentralizzato di formazioni di veicoli (laureando: Alessandro Morsicani) Analisi e simulazione di modelli basati su teoria dei giochi evolutivi (laureanda: Federica Orzelleca) Modelli di gestione del traffico basati sulla teoria dei giochi (laureando: Alessandro Tonucci) Sintesi di compensatori anti-windup per impianti con incertezze additive (laureando: Antonio Gabrielli) Controllo in retroazione decentralizzato di un plotone di veicoli (laureando: Donato Silvestri) Implementazione di un algoritmo randomizzato per l analisi delle prestazioni di un compensatore antiwindup (laureando: Riccardo Corradi) È stato correlatore delle seguenti tesi di laurea triennale in Ingegneria Informatica o Ingegneria dell Automazione (nuovo ordinamento): Sintesi di un blocco simulink per l asservimento asintotico senza ripple in sistemi a segnali campionati (laureando: Vincenzo Di Deo, relatore: prof. O. M. Grasselli); Sintesi di un blocco simulink per la compensazione anti-windup rilassata di sistemi stabili (laureanda: Stella Capuano, relatore: prof. O. M. Grasselli); Costruzione di una libreria simulink per la sintesi di controllori anti-windup per sistemi esponenzialmente instabili (laureando: Gianni Di Biase, relatore: prof. O. M. Grasselli); Sintesi di un blocco simulink per controllo override (laureando: Davide Cassioli, relatore: prof. O. M. Grasselli); Sviluppo di una libreria simulink per multicontrollori a commutazione arbitraria (laureando: Marco Angelini, relatore: prof. O. M. Grasselli); Progettazione e studio in matlab di compensatori in retroazione dall uscita per anti-windup rilassato di sistemi lineari con perturbazioni additivo/moltiplicative (laureando: Alessandro Cecoli, relatore: prof. O. M. Grasselli); 7

8 Sistemi di controllo per stringhe di veicoli (laureando: Federico Rea, relatore: prof. L. Menini); È stato relatore delle seguenti tesi di laurea specialistica in Ingegneria Informatica o Ingegneria dell Automazione (nuovo ordinamento): Tecnica di controllo predittiva esplicita con applicazione all atterraggio di U.A.V. (laureando: Riccardo Ceccarelli) Sistemi di controllo decentralizzati robusti con applicazione al lanciatore VEGA (laureando: Francesco Marino) È stato correlatore delle seguenti tesi di laurea specialistica in Ingegneria Informatica o Ingegneria dell Automazione (nuovo ordinamento): Model checking di sistemi ibridi (laureando: Fulvio Forni, relatore: prof. Alberto Pettorossi); È stato correlatore delle seguenti tesi di dottorato in Ingegneria Informatica e dell Automazione: High performance anti-windup solutions for constrained linear systems (dottoranda: Simona Onori, relatore: prof. Osvaldo M. Grasselli); Dall a.a. 2006/07 è membro del collegio di dottorato in Ingegneria Informatica e dell Automazione. Dall a.a. 2005/06 è delegato dal CCS di Ingegneria dell Automazione all analisi dei piani di studio. Ha presentato un intervento dal titolo Robustezza di sistemi lineari stazionari con perturbazioni altamente strutturate e compensatori periodici per la Scuola Avanzata Identificazione e Controllo dei Sistemi Incerti, 8/9 Novembre 2002, Università di Siena, Centro per lo Studio dei Sistemi Complessi. Ha presentato un intervento dal titolo Introduzione alla compensazione anti-windup per la Scuola Avanzata Giovanni Zappa su Tecniche Robuste e di Ottimizzazione per Sistemi di Controllo ad Alte Prestazioni, 17/18 Novembre 2006, Università di Parma, Centro Santa Elisabetta; 8

9 Elenco delle pubblicazioni [1] P. Bisegna, G. Caruso, D. Del Vescovo, S. Galeani, and L. Menini. Semi-active control of a thin piezoactuated structure. In SPIE s 7th annual Int. Symposium on Smart Structures and Materials: Damping and Isolation, volume 3989, pages , Newport Beach, CA, 6 8 March [2] P. Bisegna, G. Caruso, S. Galeani, F. Maceri, and F. Menini. Semi-active vibration control of piezoactuated plates. In II European Conference on Structural Control. ENPC, Champs-sur-Marne, France, July [3] P. Bisegna, G. Caruso, S. Galeani, and L. Menini. Modelling and control of a thin piezoactuated structure. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Rio, Greece, July [4] S. Galeani, O. M. Grasselli, and L. Menini. Asymptotic tracking with infinite gain margin through linear periodic control. In Proceedings of the 3rd IFAC Symposium on RObust CONtrol Design, Praga, Czech Republic, June [5] S. Galeani, O. M. Grasselli, and L. Menini. Linear periodic control for strong ρ stabilization with infinite gain margin. In IEEE American Control Conference, pages , Chicago, IL, USA, June [6] G. Caruso, S. Galeani, and L. Menini. Disturbance attenuation for a flexible piezoactuated beam. In 4th International EUROSIM Congress, Delft, The Netherlands, June [7] S. Galeani, O. M. Grasselli, and L. Menini. Linear periodic control for ρ stabilization and asymptotic tracking under unbounded output multiplicative perturbations. In Proceedings of the IFAC Workshop on Periodic Control Systems, pages , Cernobbio-Como, Italy, August [8] S. Galeani. Two degrees of freedom control for systems with constraints. PhD thesis, Università di Roma Tor Vergata, June [9] S. Galeani and A. Tornambè. Discussion on the paper Effectiveness of multirate input control in deadbeat servomechanism by H. Ito. European Journal of Control, 8(4): , [10] G. Caruso, S. Galeani, and L. Menini. Active vibration control of an elastic plate using multiple piezoelectric sensors and actuators. Simulation Modelling Practice and Theory, 11(5-6): , August [11] G. Caruso, S. Galeani, and L. Menini. On actuators/sensors placement for collocated flexible plates. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Rhodes, Greece, June [12] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. Control of a simple mechanism subject to unilateral constraints. In IEEE Conference on Decision and Control, Maui, Hawaii, USA, 9-12 December [13] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. Identification of the relationship between the coefficient of restitution and the impact velocity. In Proceedings of the 2nd Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for NonLinear Control, Sevilla, Spain, 3-5 April [14] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. A local observer for linearly observable nonlinear mechanical systems subject to impacts. In IEEE American Control Conference, Denver, CO, USA, 4-6 June [15] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. A multirate approach to input or output augmentation for sampled-data static output feedback. In IEEE Conference on Decision and Control, Maui, Hawaii, USA, 9-12 December [16] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. A note on the structure of dynamic stabilizing controllers for linear time-invariant systems. In IEEE American Control Conference, Denver, CO, USA, 4-6 June [17] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. On velocity observers for a planar robot subject to non-smooth impacts. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Rhodes, Greece, June [18] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. A parameterization of exponentially stabilizing controllers for linear mechanical system subject to non-smooth impacts. In Proceedings of the 2nd IFAC conference on Control Systems Design, Bratislava, Slovak Republik, 7-10 September [19] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. Regulation of 1dof linear mechanical systems to a contact configuration for smooth or non-smooth impacts. In IEEE Conference on Decision and Control, Maui, Hawaii, USA, 9-12 December [20] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. State observers for the asymptotic inversion of nonlinear maps, when the reference trajectory is not differentiable. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Rhodes, Greece, June

10 [21] G. Avanzini and S. Galeani. A robust anti-windup scheme for manual flight control of an unstable aircraft. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Kusadasi, Aydin - Turkey, 6-9 June [22] S. Galeani. On output feedback robustified anti-windup compensators. In IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, Kusadasi, Aydin - Turkey, 6-9 June [23] S. Galeani, O. M. Grasselli, and S. Longhi. Discussion on the paper Computation of Kalman decompositions of periodic systems by A. Varga. European Journal of Control, 9(10):9 12, [24] S. Galeani, O. M. Grasselli, and L. Menini. Strong stabilization with infinite multivariable gain margin through linear periodic control. International Journal of Control, 77(5): , March [25] S. Galeani, L. Menini, and A. Tornambè. A parameterization of exponentially stabilizing controllers for linear mechanical system subject to non-smooth impacts. Annual Reviews in Control, 28(1):13 21, [26] S. Galeani and A. R. Teel. On performance and robustness issues in the anti-windup problem. In IEEE Conference on Decision and Control, Atlantis, Paradise Island, Bahamas, December [27] S. Galeani, A. R. Teel, and L. Zaccarian. Constructive nonlinear anti-windup design for exponentially unstable linear plants. In IEEE Conference on Decision and Control, Atlantis, Paradise Island, Bahamas, December [28] G. Avanzini and S. Galeani. Robust anti-windup for manual flight control of an unstable aircraft. AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 28(6): , November-December [29] C. Barbu, S. Galeani, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Non-linear anti-windup for manual flight control. Int. Journal of Control, 78(5): , March [30] S. Galeani, S. Nicosia, A. R. Teel, and L. Zaccarian. Output feedback compensators for weakened anti-windup of additively perturbed systems. In 16th IFAC World Congress, volume 28, Prague, Czech Republic, 3 8 July [31] S. Galeani, S. Onori, C.T. Abdallah, and P. Dorato. On the use of backstepping to achieve finite time stability. In 16th IFAC World Congress, Prague, Czech Republic, 3 8 July [32] S. Galeani and S. Paoletti. Constructive design of output feedback weakened anti-windup compensators for linear systems with additive/multiplicative perturbations. In IEEE Conference on Decision and Control, volume 28, Seville, Spain, December [33] S. Onori, P. Dorato, S. Galeani, and C.T. Abdallah. Finite time stability design via feedback linearization. In IEEE Conference on Decision and Control, Seville, Spain, December [34] S. Galeani and C.T. Abdallah. Statistical learning algorithms in optimal and robust control of hybrid systems. In IFAC Symposium on Robust Control Design, volume 28, Toulouse, France, 5-7 July [35] S. Galeani, M. Massimetti, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Reduced order linear anti-windup augmentation for stable linear systems. Int. J. of Systems Science, 37(2): , February [36] S. Galeani, S. Onori, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Further results on static linear anti-windup design for control systems subject to magnitude and rate saturation. In IEEE Conference on Decision and Control, Sand Diego, CA (USA), December [37] S. Galeani, S. Onori, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Static linear anti-windup design for strictly proper continuous time control systems with magnitude and rate saturation. In IFAC Symposium on Robust Control Design, volume 28, Toulouse, France, 5-7 July [38] S. Galeani, S. Paoletti, and A.R. Teel. On weakened anti-windup and the design of state-feedback solutions. In IFAC Symposium on Robust Control Design, volume 28, Toulouse, France, 5-7 July [39] S. Galeani and A.R. Teel. On a performance-robustness trade-off intrinsic to the natural anti-windup problem. Automatica, 42(11): , November [40] F. Forni and S. Galeani. Model based, gain-scheduled anti-windup control for lpv systems. In IEEE Conference on Decision and Control, New Orleans, Louisiana (USA), December [41] S. Galeani, L. Menini, A. Potini, and A. Tornambè. Asymptotic tracking of periodic trajectories for a particle in an elliptical billiards. In IEEE American Control Conference, New York City (USA), July

11 [42] S. Galeani, L. Menini, A. Potini, and A. Tornambè. Robust asymptotic tracking of periodic trajectories in elliptical billiards. In IEEE Conference on Decision and Control, New Orleans, Louisiana (USA), December [43] S. Galeani, S. Onori, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Nonlinear L 2 anti-windup for enlarged stability regions and regional performance. In IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems (NOLCOS 2007), Pretoria, South Africa, August [44] S. Galeani, S. Onori, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Regional, semiglobal, global nonlinear anti-windup via switching design. In European Control Conference 2007 (ECC07), Kos, Greece, July [45] S. Galeani, S. Onori, and L. Zaccarian. Nonlinear scheduled control for linear systems subject to saturation, with application to anti-windup control. In IEEE Conference on Decision and Control, New Orleans, Louisiana (USA), December [46] S. Galeani, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Constructive nonlinear anti-windup design for exponentially unstable linear plants. Systems and Control Letters, 56: , [47] L. Pagnotta, L. Zaccarian, A. Constantinescu, and S. Galeani. Anti-windup applied to adaptive rejection of unknown narrow band disturbances. In European Control Conference 2007 (ECC07), Kos, Greece, July [48] S. Galeani, L. Menini, A. Potini, and A. Tornambè. Trajectory tracking for a particle in elliptical billiards. International Journal of Control, 81(2): , February [49] S. Galeani, S. Onori, A.R. Teel, and L. Zaccarian. A magnitude and rate saturation model and its use in the solution of a static anti-windup problem. Systems and Control Letters, 57:1 9, [50] S. Galeani, O. M. Grasselli, and L. Menini. Ripple-free robust tracking and output regulation for multirate digital control systems - a simple and general design technique, pages TSI Press, San Antonio, TX, USA, [51] S. Galeani, A.R. Teel, and L. Zaccarian. Nonlinear anti-windup for exponentially unstable linear plants, chapter 8, pages Birkhauser, [52] O.M. Grasselli, L. Menini, and S. Galeani. SISTEMI DINAMICI: introduzione all analisi e primi strumenti di controllo. Hoepli,

12 Elenco dei documenti e titoli 1. Dichiarazione sostitutiva di certificazione di aver conseguito il titolo di Dottorato di Ricerca in Informatica e Ingegneria dell Automazione presso l Università degli studi di Roma Tor Vergata ; aver conseguito la laurea in Ingegneria Informatica in data 09/07/1998 presso l Università degli studi di Roma Tor Vergata, con il voto finale di 100/100 e lode. 2. Dichiarazione sostitutiva dell atto di notorietà di essere titolare di assegno di ricerca nel settore disciplinare ING-INF04 (Automatica) presso il Dipartimento di Informatica, Sistemi e Produzione dell Università di Roma Tor Vergata, dal 31 Ottobre 2001; di essere stato ed essere professore a contratto negli anni accademici 2001/ /2004 per il corso di Teoria dei Sistemi del Corso di laurea in Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni della Facoltà di Ingegneria dell Università di Perugia presso la sede di Orvieto; di essere stato professore a contratto nell anno accademico 2003/2004 per il corso di Controllo Ottimo del Corso di laurea in Ingegneria dell Automazione, Ingegneria Gestionale, Ingegneria Informatica, Ingegneria dei Modelli e dei Sistemi della Facoltà di Ingegneria dell Università degli studi di Roma Tor Vergata ; di aver partecipato ad attività di ricerca scientifica nell ambito dei seguenti progetti di ricerca svolti nel Dipartimento di Informatica, Sistemi e Produzione dell Università di Roma Tor Vergata : (i) Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche robuste per il controllo di sistemi incerti finanziato dal MURST nell anno 2000 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; (ii) Programma biennale di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (ex40%) Tecniche robuste e di ottimizzazione per il controllo di sistemi incerti finanziato dal MIUR nell anno 2002 e coordinato localmente dal prof. O. M. Grasselli; (iii) Progetto interuniversitario di Ricerca Fondamentale ASI Sistemi di controllo periodici, finanziato dall ASI nell anno 1999 e coordinato dal prof. Osvaldo M. Grasselli; (iv) Progetto di Ricerca ASI Controllo robusto di satelliti in failure configuration, finanziato dall ASI negli anni 2000 e 2001 e coordinato dalla prof.ssa Laura Menini; (v) Progetto di Ricerca ASI Development and validation of a test-bed prototype for flexible-link manipulators control architectures with distributed intelligent piezoelectric devices, finanziato dall ASI nell anno 2001 e coordinato localmente dalla prof.ssa Laura Menini; (vi) Progetto di Ricerca Batterie al litio con componenti polimerici per veicoli elettrici stradali, finanziato nell ambito degli ACCORDI DI PROGRAMMA ENEA-MURST PER LA RICERCA APPLICATA (L.95/95) nel triennio 2000/2003; (vii) Progetto di Ricerca FIRB TIGER finanziato dal MIUR per il triennio 2003/2006 e coordinato localmente dal prof. A. Tornambè; (viii) Progetto di ricerca scientifica di Ateneo (ex 60%) Analisi e controllo di sistemi dinamici del DISP dell Università di Roma Tor Vergata coordinato dal prof.o. M. Grasselli negli anni dal 1999 al 2003; (ix) Progetto di ricerca scientifica di Ateneo (ex 60%) Controllo robusto di sistemi con vincoli del DISP dell Università di Roma Tor Vergata coordinato da Sergio Galeani nell anno 2006; (x) Progetto Giovani Ricercatori di Ateneo Controllo di sistemi hamiltoniani dell Università di Roma Tor Vergata, coordinato dalla prof.ssa Laura Menini nell anno 1999; (xi) Progetto Giovani Ricercatori di Ateneo Controllo non interagente per sistemi nonlineari e hamiltoniani dell Università di Roma Tor Vergata, coordinato dalla prof.ssa Laura Menini nell anno 2000; di aver partecipato ad attività di ricerca scientifica svolta presso il Center for Control, Engineering and Computation della University of California, Santa Barbara, sotto la guida del prof. Andrew R. Teel. 1