PROF. RAFFAELE IERVOLINO

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1 PROF. RAFFAELE IERVOLINO ESERCITAZIONI di LABORATORIO DI FONDAMENTI DI SISTEMI DINAMICI modulo integrativo dell insegnamento di Fondamenti di Sistemi Dinamici (del Prof. G. Celentano) per gli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica per la Progettazione e la Produzione (Laurea Magistrale) a.a. 2013/14

2 Esercitazione 1 Modellazione, simulazione e controllo di un robot antropomorfo Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW SolidWorks SW Matlab/Simulink, libreria SimMechanics Fig. 1: Robot antropomorfo a 6 assi. Fig. 2: Configurazione gomito basso - braccio concorde. Fig. 3: Configurazione gomito alto braccio concorde.

3 Fig. 4: Traiettorie tracciate a spirale con diversi tempi di esecuzione. Fig. 5: Traiettorie tracciate a cardiode con diversi tempi di esecuzione.

4 Esercitazione 2 Modellistica, simulazione e controllo di una turbina eolica Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW SolidWorks SW Matlab/Simulink, libreria SimMechanics Fig. 6: Viste turbina eolica. Fig. 7: Rotore ed attuatori di pitch.

5 Fig. 8: Velocità del rotore (rpm). Fig. 9: Angolo di pitch delle pale imposto e misurato.

6 Esercitazione 3 Modellazione e simulazione di un sistema di propulsione ibrido elettrico per l autotrazione Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW Matlab/Simulink Fig. 10: Configurazione ibrido serie. Fig. 11: Ciclo urbano.

7 Fig. 12: Ciclo extra-urbano. Fig. 13: Esempio di utilizzo del Kers.

8 Esercitazione 4 Modello dinamica di un veicolo per sistemi A.D.A.S. (Advanced Driver Assistance Systems) Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW Matlab/Simulink Fig. 14: Schema Simulink dinamica veicolo per ADAS. Fig. 15: Accelerazione sperimentale rilevata del veicolo target.

9 Fig. 16: Errore di inseguimento. Fig. 17: Grado di ammissione.

10 Esercitazione 5 Validazione del progetto delle sospensioni di una vettura di Formula SAE Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW SolidWorks SW Matlab/Simulink, libreria SimMechanics Fig. 18: Sospensioni a quadrilatero per l anteriore (destra) ed il posteriore (sinistra). Fig. 19: Modello CAD sospensioni a quadrilatero all anteriore (destra) ed al posteriore (sinistra).

11 Fig. 20: Spostamento relativo dell ammortizzatore per una forza verticale a gradino sul portamozzo. Fig. 21: Spostamento verticale del centro ruota per una forza verticale a gradino sul portamozzo.

12 Esercitazione 6 Calcolo del momento motore del propulsore ULM220 mediante simulazione Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW SolidWorks SW Matlab/Simulink, libreria SimMechanics Fig. 22: Il motore ULM220. Fig. 23: Modello CAD del motore ULM220.

13 Fig. 24: Ciclo indicato del motore ULM220. Fig. 25: Spostamento e forzante (in scala) relativi al pistone 1.

14 Fig. 26: Momento motore relativo ad un cilindro. Fig. 27: Momento motore totale.

15 Esercitazione 7 Simulazione della dinamica di un autoveicolo Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW Matlab/Simulink Fig. 28: Schema di veicolo a 3 gradi di libertà. Fig. 29: Interazione pneumatico-strada.

16 Fig. 30: Animazione auto in curva con perdita di aderenza alle ruote posteriori (sbandamento). Fig. 31: Manovra di steering pad (angolo di sterzo e velocità costanti).

17 Esercitazione 8 Controllo automatico dell illuminazione di un ambiente chiuso Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW Matlab/Simulink Arduino Mega 2560 Resistori Fotoresistore Servomotore Ambiente chiuso Fig. 32: Ambiente utilizzato per le prove.

18 Fig. 34: Interno. Fig. 33: Vista dall alto. Fig. 35: Arduino Mega 2560.

19 Fig. 36: Luminosità misurata all interno dell ambiente (segnale non filtrato). Fig. 37: Luminosità misurata all interno dell ambiente (segnale filtrato).

20 Esercitazione 9 Controllo automatico della temperatura di un ambiente chiuso Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW Matlab/Simulink Arduino Mega 2560 Saldatore Ventola per PC Sensore di temperatura Resistori, relè, diodi, transistor Ambiente chiuso Fig. 38: Ambiente utilizzato per le prove.

21 Fig. 39: Schema collegamenti Arduino al sensore di temperatura ed al relè. Fig. 40: Confronto temperatura ambiente misurata (filtrata) e calcolata con il modello identificato (sopra); andamento della derivata temporale della temperatura (sotto).

22 Fig. 41: Temperatura misurata dal sensore (segnale non filtrato). Fig. 42: Andamento temperatura controllata dell ambiente.

23 Esercitazione 10 Modellazione, simulazione, controllo e realizzazione di un robot SCARA Strumenti SW e/o HW occorrenti: SW SolidWorks SW Matlab/Simulink, libreria SimMechanics Arduino Uno Mattoncini Lego Technic Servomotori Fig. 43: Realizzazione del robot SCARA con componenti LEGO e controllo con ARDUINO.

24 Fig. 44: Particolare dell organo terminale del robot SCARA (giunto traslazionale). Fig. 45: Schema collegamenti dei servomotori ad Arduino.