Nome docente Nome docente tecnico-pratico Materia insegnata Bertotto Sergio Bertone Ezio Sistemi e controlli automatici Classe 5 a G Vittorio Savi, Piergiorgio Nasuti, Giorgio Tanzi Testo in adozione SISTEMI, AUTOMAZIONE E ORGANIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE ed CALDERINI Previsione numero ore di insegnamento 165 2. attese, acquisite al termine dell anno scolastico dagli studenti (Finalità formative ed obiettivi didattici ed educativi) Le finalità formative non riguarderanno soltanto l acquisizione di un metodo di studio autonomo e l acquisizione di conoscenze tecniche ma anche: -il saper assumere certi comportamenti all interno della società come saper ascoltare con attenzione l insegnante - intervenire in classe in modo pertinente per chiedere spiegazioni ed esprimere le proprie idee e sostenerle in modo adeguato e con linguaggio appropriato -raccogliere in modo organico i dati e saperli utilizzare in modo autonomo -utilizzare in modo autonomo il libro di testo -ascoltare, riflettere analizzare e rielaborare le informazioni ricevute -partecipare attivamente alla vita scolastica -rispettare le scadenze -rispettare i compagni -essere disponibile a collaborare -intervenire in classe in modo pertinente per chiedere spiegazioni ed esprimere le proprie idee e sostenerle in modo adeguato e con linguaggio appropriato 3. di insegnamento Il raggiungimento degli obiettivi prefissati avverrà gradualmente e cercherà di privilegiare il
dialogo tra allievi ed insegnante, al fine di consentire a quest ultimo di intervenire tempestivamente qualora emergano difficoltà ed incertezze. Lo svolgimento del programma sarà articolato in unità didattiche, utilizzando eventualmente verifiche formative al termine di ogni unità. Gli argomenti verranno presentati inizialmente attraverso situazioni problematiche, sui quali gli studenti dovranno lavorare in prima persona, ponendosi delle domande, facendo delle congetture, provandole o confutandole. In un secondo momento verranno introdotti gli strumenti matematici formali e le nozioni teoriche. Alcuni contenuti verranno successivamente affrontati in laboratorio privilegiando gli aspetti sperimentali e applicativi in modo da interessare e coinvolgere la classe Infine si tenterà di sviluppare gli aspetti teorici con lezioni frontali in modo da completare quanto sperimentato in laboratorio. Particolare importanza sarà dato allo svolgimento degli esercizi proposti dall insegnante in classe.
4. Contenuti e strumenti e Programmazione descritta mediante Conoscenze e Abilità SISTEMI DI CONTROLLO conoscere le principali caratteristiche dei sistemi in catena aperta e catena chiusa Modulo 1 - Classificazione dei sistemi: Definizione di sistema - di analisi dei sistemi - Ingressi, uscite, parametri e variabili interne di un sistema - Sistemi aperti e sistemi chiusi - Sistemi deterministici e sistemi probabilistici - Sistemi lineari e non lineari -Linearizzazione dei sistemi - Sistemi tempo invarianti e tempo varianti - Sistemi continui e sistemi discreti - Sistemi dinamici e sistemi algebrici. Modulo 2 - Modelli: modello di un sistema - Tipi di modelli - Modelli fisici - Lo schema a blocchi - Diagramma degli stati - Modelli matematici. Modulo 3 - Scemi a blocchi: Elementi fondamentali degli schemi a blocchi - Blocchi in serie - Blocchi in parallelo - Blocchi in retroazione - Regole per l'elaborazione di schemi a blocchi - Elaborazione di uno schema a blocchi complesso. Modulo 4 - Automi: Generalità - Stato di un sistema - Definizione di Automa - Automa di Moore (schema) - Diagrammi degli stati. Modulo 5 - Segnali: Tipi di segnale - La funzione gradino unitario -Funzione impulsiva - Funzione rampa unitaria - Parabola unitaria -Funzione sinusoidale - Funzione esponenziale. Individuare il tipo di controllo di un sistema e la funzione dei dispositivi che ne fanno parte Saper ricavare e usare modelli attraverso cui analizzare semplici sistemi
Uso dei diagrammi a blocchi Discussione di problemi pratici ANALISI DI UN SISTEMA conoscere alcune tecniche per la modellizzazione di un sistema Modulo 6 - La risposta dei sistemi nel dominio della frequenza: Risposta nel dominio del tempo e nei dominio della frequenza dei sistemi lineari tempo-invarianti - li metodo dell'analisi in frequenza di un sistema Modulo 7 - La funzione di trasferimento di un sistema lineare tempo-invariante: Definizione di funzione di trasferimento -Espressioni tipiche della funzione di trasferimento - Ordine di un sistema - esempi di calcolo della funzione di trasferimento. Determinazione della sovra elongazione, del tempo di ritardo, di salita, di assestamento Individuare il modello di un sistema Esercizi numerici FUNZIONI DI TRASFERIMENTO, FILTRI E DIAGRAMMI DI BODE saper ricavare la funzione di trasferimento di un semplice sistema, calcolarne guadagno poli e zeri saper rappresentare la f.d.t. in modulo e fase attraverso i diagrammi di Bode Modulo 8
- Diagrammi logarìtmici e semilogaritmici: Vantaggi dell'uso dei diagrammi logaritmici nella rappresentazione di funzioni di trasferimento. Modulo 9 - Rappresentazione grafica della funzione di trasferimento: Diagrammi di Bode - Diagrammi di Bode di una funzione di trasferimento G(S)=K (costante reale positiva) - Diagrammi di Bode di una funzione di trasferimento G(S)=(1+ST) (zero rea!e) -Diagrammi di Bode di una funzione di trasferimento G(S)=(1/S A n) (polo nell'origine di molteplicità n) - Diagrammi di Bode di una funzione di trasferimento G(S)=(1/1+ST) (polo reale) - Costruzione dei diagrammi di Bode. Calcolo di poli e zeri di semplici f.d.t. Rappresentazione del modulo e della fase di semplici f.d.t. Dato il diagramma di bode, individuare il tipo di filtro e la relative f.d.t. Esercizi numerici ANALISI DI UN SISTEMA ATTRAVERSO LA f.d.t. conoscere vantaggi e svantaggi dei sistemi in catena aperta e catena chiusa Modulo 10 - Sistemi di controllo ad anello aperto e ad anello chiuso (retroazionati): Esempi di sistemi di controllo - Sistemi di controllo ad anello aperto - Sistemi di controllo ad anello chiuso -Vantaggi e svantaggi dei sistemi retroazionati - Funzione di trasferimento ad anello aperto. Individuare il tipo di controllo di un sistema Saper ricavare e usare modelli a catena aperta e catena chiusa analizzando semplici sistemi
Uso dei diagrammi a blocchi Discussione di problemi pratici Esercizi numerici STABILIZZAZIONE conoscere le problematiche connesse con l instabilità di un sistema e i principali metodi per stabilizzarlo Modulo 11 - Caratteristiche statiche e dinamiche dei sistemi ad anello aperto: Errore statico e sensibilità ai disturbo - Tipi di sistema -Larghezza di banda - Stabilità - Stabilità dei sistemi retroazionati - Il margine di guadagno - il margine di fase - Rappresentazione grafica nei diagrammi di Bode del margine di fase e del margine di guadagno -Il criterio di stabilità di Bode. Modulo 12 - Progetto di un sistema di controllo retroazionato: Correzione mediante reti corretrici e regolatori industriali - Reti ritardatici - Reti anticipatrici - Regolatori industriali - Azione integrativa - Azione derivativa - Azione proporzionale integrativa derivativa P.S.D. Modulo 13 - Progetto di un controllo automatico di velocità per un motore a corrente continua: Funzione dì trasferimento del motore a corrente continua a magneti permanenti - Funzione di trasferimento della dinamo tachimetrica - Funzione di trasferimento dell'amplificatore. Ricavare marine di fase e margine di guadagno Progettare reti correttrici Progettare regolatori standard Studiare la stabilità di un sistema
Esercizi numerici ESEMPI DI SISTEMI DI CONTROLLO conoscere esempi di alcuni tipi di sistemi di controllo Modulo 14 - Controllo di velocità di un motore in corrente continua: Generalità - Schemi a blocchi dei controlio. riconoscere i principali tipi di sistemi di controllo Saper analizzare semplici sistemi partendo dagli esempi conosciuti Uso dei diagrammi a blocchi Discussione di problemi pratici Esercizi numerici LABORATORIO DI SISTEMI conoscere le problematiche connesse ai sistemi controllati tramite PLC; gestione e programmazione dei principali casi che si possono presentare Movimentazione di due cilindri elettropneumatici Movimentazione di tre cilindri elettropneumatici Assegnazione I/O - Colleagamento I/O - Diagramma corsa-passo - Schema Ladder - simulazione funzionamento con programma Virtual PLC Automazioni semplici con l'utilizzo di contatori e temporizzatori (cancello, parcheggio) Risoluzione di temi di maturità svolti negli anni scorsi nella parte riguardante l'uso di PLC.
Uso di software per PLC Programmazione di un PLC Programmazione (citare anche quali sono gli obiettivi minimi e la parte di Programma necessaria per un eventuale passaggio da altro indirizzo) entro gennaio 2014 moduli 1-6 entro giugno 2014 moduli 7-14 5.Valutazione strumenti e modalità, criteri di valutazione e tempi delle verifiche VALUTAZIONE E VERIFICA La valutazione e le fasi di verifica dell'apprendimento tenderanno a stabilire la formazione raggiunta dall alunno tenendo conto, in modo equilibrato, delle capacità, delle attitudini e del livello di partenza di ogni singolo alunno ma anche dell impegno e della partecipazione dimostrata durante l anno scolastico. Per ogni modulo., o parte di esso, si procederà ad una verifica scritta che potrà essere un test, comprendenti domande, quesiti ed esercizi da svolgere. Le verifiche orali verranno effettuate attraverso interrogazioni orali e interventi alla lavagna o mediante test scritti, e dovranno servire a valutare le competenze acquisite e i progressi raggiunti dagli alunni nello studio della disciplina. Le verifiche che saranno proposte avranno validità formativa o sommativa a seconda dei casi. Sarà anche oggetto di valutazione l impegno e la partecipazione dimostrata dall alunno nei confronti della disciplina e della vita scolastica in generale. STRUMENTI PER LA VERIFICA FORMATIVA
Le verifiche formative saranno strutturate in due modi: 1. All inizio di ogni lezione saranno formulate domande inerenti la lezione precedente; 2. Svolgeranno, a turno, esercizi alla lavagna dai quali si potrà evincere la capacità applicativa STRUMENTI PER LA VERIFICA SOMMATIVA La verifica sommativa per ogni alunno sarà fatta con una tradizionale interrogazione orale e lo svolgimento di alcuni esercizi alla lavagna ma anche con lo svolgimento di test o verifiche scritte e prove di laboratorio. Le verifiche sommative, scritte (test strutturati e esercizi a risoluzione rapida) e orali, verranno distribuite con regolarità nel corso dell anno scolastico (orientativamente 2 scritti e 2 orali e prove pratiche). Alcune verifiche potranno essere costituite da prove strutturate o semistrutturate. La scala di valutazione per le prove è stata concordata da 2 a 10 con la facoltà di utilizzare i mezzi voti. Griglia di valutazione Voto Conoscenza Comprensione Applicazione Esposizione 1-3 Gravemente lacunosa 4 Lacunose e frammentaria 5 Superficiale con qualche lacuna 6 Essenziale ma non approfondita 7 Abbastanza completa e approfondita 8 Completa e approfondita 9-10 Completa ed ampliata Limitata e confusa Nulla (incapacità ad applicare le minime conoscenze a semplici problemi) Confusa anche su argomenti elementari Stentata e parziale (esegue compiti semplici con molti errori) Incerta e parziale. Abbastanza autonoma, ma con errori e frequenti imprecisioni Non completa, ma sufficiente Buona sulla maggior parte degli argomenti Adeguata a livelli semplici, ma con imprecisioni a livello appena più complessi Accettabile, pur con imprecisioni, anche a livelli più complessi Precisa e completa Corretta, consapevole e sicura anche su problemi complessi Ottima anche sugli argomenti più complessi Sicura e precisa su tutte le procedure e metodologie apprese Gravemente carente Carente e imprecisa Incerta e non sempre corretta Parzialmente corretta, ma non del tutto fluida ed appropriata Generalmente corretta, ma non del tutto esauriente Chiara, fluida e ben organizzata Efficace ed arricchita da rielaborazioni critiche e collegamenti
NUMERO DI ELABORATI PER OGNI PERIODO Si prevedono almeno due elaborati scritti e due prove di laboratorio per ogni quadrimestre. MEZZI E RISORSE Libro di testo Lavagna PC con videoproiettore Laboratorio di misure elettriche Internet Pinerolo, 15 novembre 2013 Il docente Sergio Bertotto