FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI

Documenti analoghi
Introduzione al Corso

Presentazione e obiettivi del corso

Corso di laurea in Ingegneria Meccatronica Controlli Automatici e Azionamenti Elettrici

Controlli Automatici. Maria Gabriella Xibilia Blocco B piano 7 Tel. 7328

FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI INTRODUZIONE

Fondamenti di Automatica. Feedback vs Feedforward. Prof. Leonardo Lanari DIS, Università di Roma La Sapienza

Controlli Automatici T. Introduzione al Corso. Parte 1 Aggiornamento: Settembre (Ingegneria Informatica)

Fondamenti (Principi) di Controlli Automatici

Tecnologie dei Sistemi di Automazione

Docente: Pierpaolo Puddu

SISTEMI DI CONTROLLO TIPI DI CONTROLLO

FONDAMENTI DI AUTOMATICA Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale Prof. Silvia Strada. Introduzione

Lezione 7. Requisiti di un sistema di controllo

Fondamenti di Automatica Prof. Giuseppe Oriolo. Introduzione

Sistemi di Controllo

Fondamenti di Automatica

I.P.S.I.A. BOCCHIGLIERO

Ingegneria Elettrica Politecnico di Torino. Luca Carlone. ControlliAutomaticiI LEZIONE I

Fondamenti di Automatica

Controlli Automatici e Teoria dei Sistemi Esempi di sistemi dinamici

Oggetto del Corso. Sistema di controllo. Fondamenti di Automatica

Principi teorici sui controlli automatici

Fondamenti (Principi) di Controlli Automatici

01. Modelli di Sistemi

Controlli Automatici I

Controllo a retroazione

Introduzione ai sistemi dinamici

Esercizi per il corso di Fondamenti di Automatica I

Presentazione del corso

PIANO DI LAVORO DEI DOCENTI

Automatica. Prof. Giancarlo Ferrari Trecate. Dipartimento di Informatica e Sistemistica Università degli Studi di Pavia

CORSO di Elettronica e Automazione

Analisi dei Sistemi Esercitazione 1

Compitino di Fondamenti di Automatica del 18/11/2011- TEMA A

Antiwind-up. (Complementi di Controlli Automatici: prof. Giuseppe Fusco)

Modellistica dei Sistemi Elettro-Meccanici

L adozione di MATLAB e Simulink nei Corsi di Ingegneria al Politecnico di Milano. Maurizio Magarini MATLAB EXPO Milano, 4 novembre 2014

Soluzione del tema di: SISTEMI, AUTOMAZIONE E ORGANIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE anno scolastico

Dal controllo all automazione

Introduzione al controllo

Corso di Laurea Ingegneria Civile

Introduzione e strumenti. Introduzione ai sistemi di controllo

Politecnico di Milano

Introduzione all Automatica. Automatica ROMA TRE Stefano Panzieri- 1

Controlli Automatici T 1. Laboratorio di Modellistica e Simulazione L A

Modello matematico di un sistema fisico

Fondamenti di Informatica

Cristian Secchi Tel

Analisi delle decisioni

RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI FISICA

Controlli automatici per la meccatronica

Fondamenti di Informatica

Fondamenti di Informatica (lettere A-I) A

Elettronica I Amplificatore operazionale ideale; retroazione; stabilità

Fondamenti di Automatica

Tecnica delle Costruzioni

Esperimentazioni di Fisica 1 Tracce delle lezioni di TERMOLOGIA

Scuola Politecnica - DEIM ANNO ACCADEMICO CORSO DI LAUREA MAGISTRALE Ingegneria Energetica e Nucleare INSEGNAMENTO

APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE IN AMBITO BIOMEDICO. Orario Lezioni: Martedì 8:30-10:30 aula B005 Venerdi 8:30-10:30 aula B005

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Corso di Economia aziendale

Corso di Meccanica Applicata alle Macchine e Macchine

Introduzione. Alessandro De Luca. Automazione

Elettronica Amplificatore operazionale ideale; retroazione; stabilità

L Esame di Stato di abilitazione alla professione di Ingegnere dell Informazione

CONTROLLO IN RETROAZIONE

Laboratorio di Automatica Alcuni temi per tesi BIAR in Automazione e Robotica

Analisi dei sistemi in retroazione

Sviluppo e realizzazioni dell automazione

Informazioni e Programma

Ordine degli studi UNIVERSITA DI ROMA LA SAPIENZA. Facoltà di INGEGNERIA

Elaborazione di Immagini e Suoni / Riconoscimento e Visioni Artificiali 12 c.f.u. Presentazione del corso

I sensori, in quanto interfaccia tra l ambiente esterno e i sistemi di. elaborazione e gestione, hanno un profondo impatto su prodotti di larga

Corso di: Economia e Gestione delle Imprese Turistiche a.a. 2011/12

Un sistema di interazione uomo-robot per compiti di manipolazione mobile basato su realtà virtuale

Misure Elettroniche e Cronometraggio

a.a. 2014/2015 Docente: Stefano Bifaretti

Fondamenti di Informatica

Classe delle lauree specialistiche in Ingegneria Biomedica

LAUREA MAGISTRALE IN BIOINGEGNERIA - LM_21 LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA ELETTRONICA PER

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria Gestionale LUOGO DELLE RADICI

Programma svolto di Elettrotecnica e Laboratorio. Modulo n 1/ Argomento: Studio di reti in corrente continua. Modulo n 2/ Argomento: Elettrostatica

Istituto d Istruzione Secondaria Superiore M.BARTOLO. A cura del Prof S. Giannitto

Fondamenti di Informatica

Scuola di Ingegneria Industriale e dell Informazione Corso di Studi in Ingegneria Gestionale: Allievi A-CJ

Dipartimento di Ingegneria. Corso di Laurea classe L-8 in Ingegneria Elettronica e Informatica conforme al D.M. 270

Introduzione al corso

Progetto e sviluppo di un banco HIL per sistemi automobilistici di controllo attivo del rollio

REGOLAMENTO DIDATTICO LS A.A

Facoltà di Ingegneria Università di Siena. Corso di Sistemi ad Eventi Discreti A.A. 2011/12

Scienze fisiche e matematiche applicate al movimento umano

PECUP SECONDO BIENNIO terzo anno Meccanica, Meccatronica ed Energia - Articolazione: Meccanica e Meccatronica

INTRODUZIONE AL CONTROLLO DIGITALE

Esercizi per il corso di Fondamenti di Automatica I

Cristian Secchi Pag. 1

Corso di Automazione industriale

IL REGOLATORE PID NEI CONTROLLI AUTOMATICI:

Matematica. Dr. Luca Secondi a.a. 2014/15. Presentazione del corso

Introduzione al corso di Fondamenti di informatica. ingegneria elettronica Anno Accademico Donatella Firmani ottobre 2016

Transcript:

FONDAMENTI DI CONTROLLI AUTOMATICI Prof. Sandro ZAMPIERI zampi@dei.unipd.it tel: 049 827 7648 Dipartimento di Ingegneria dell Informazione via Gradenigo 6/B 1

Informazioni generali Testi: Dispense delle lezioni disponibili presso la libreria Progetto o scaricabili dal sito del docente (http:// automatica.dei.unipd.it/people/zampieri.html). Per consultazione R.C. Dorf, R.H. Bishop, Controlli Automatici, Pearson, 2010. Modalita` di esame: prova scritta, orale facoltativo. L orale si puo fare solo con uno scritto sufficiente. Con l orale si puo ottenere qualsiasi voto (insufficiente <-> 30 lode) 2

Il problema del controllo Problema del CONTROLLO di un sistema fisico: far evolvere un dato fenomeno secondo regole preassegnate CONTROLLO AUTOMATICO: svolgere il compito senza (o con limitato) intervento di operatori umani 3

La tecnologia del controllo Controlli automatici Tecnologia nascosta che e pero essenziale per il funzionamento di molti apparati Tecnologia interdisciplinare che utilizza gli strumenti offerti dalla matematica e dalla fisica Tecnologia con applicazioni in altri settori: Automazione, meccanica, trasporti Bioingegneria, biomeccanica, telemedicina Elettronica, telecomunicazioni, 4

La tecnologia del controllo Tecnologia classica dell ingegneria: nasce agli albori della rivoluzione industriale (macchina a vapore, industria tessile, ) Tecnologia di frontiera dell ingegneria: Con l utilizzo dei calcolatori come controllori, il controllo e diventato flessibile ed economico. Attraverso strumenti di calcolo come Matlab, il progetto del controllore e diventato semplice e la sua efficacia verificabile attraverso simulazioni. 5

La tecnologia del controllo Il controllo automatico e necessario: A far compiere a delle macchine operazioni che richiedono potenze o velocita che l'operatore umano non riuscirebbe a gestire. Il controllo della potenza di una caldaia a vapore, o della rotta di una nave, o della forma del plasma un un reattore a fusione sono operazioni possibili solo in quanto "guidate" da un sistema di controllo automatico. Plasma in un reattore a fusione termonucleare 6

La tecnologia del controllo Il controllo automatico e necessario: Far compiere a macchine appositamente progettate (es. robots) operazioni che debbono essere compiute in ambienti ostili e pericolosi per l'uomo. Mars Rover 7

La tecnologia del controllo Il controllo automatico e necessario: Far compiere a macchine appositamente progettate (es. robots) operazioni che debbono essere compiute remotamente o con precisioni impossibili per operatori umani. Chirurgia assistita da robot 8

Prendere decisioni dai dati Molta parte dell ingegneria dell informazione si occupa del problema di prendere decisioni a partire da dati misurati da sensori. utente richiesta decisore r(t) decisione u(t) utente sensore y(t) misura ambiente processo 9

Controllare Controllare significa trasformare la decisione in azione (attraverso gli attuatori) che a sua volta modifica l ambiente che a sua volta modifica la misura che modifica la decisione/azione che modifica la misura e cosi via utente richiesta decisore r(t) Controllare significa far funzionare il processo secondo quanto richiesto dall utente decisione u(t) sensore attuatore y(t) azione misura ambiente processo 10

Introduzione al problema del controllo Gli elementi principali del problema del controllo: Il processo da controllare Le specifiche di funzionamento Per porre il problema in termini ingegneristici: rendere quantitativi i dati del problema ambiente processo MODELLO MATEMATICO 11

Introduzione al problema del controllo Modello matematico: e` un equazione che lega le grandezze (variabili del modello, rappresentate come funzioni del tempo = SEGNALI) che riteniamo piu` significative per descrivere il fenomeno fisico e l obiettivo di controllo. SISTEMI orientati: cause ed effetti t H(s) t 12

Introduzione al problema del controllo Tre categorie di variabili: di INGRESSO u(t) di DISTURBO d(t) CAUSE di USCITA y(t) EFFETTI d(t) u(t) y(t) 13

Introduzione al problema del controllo Variabili di ingresso: variabili manipolabili il cui andamento puo` essere impostato dal controllore attraverso l attuatore Variabili di disturbo: variabili il cui andamento e` imposto dall esterno e non e influenzabile dal controllore Variabili di uscita: il loro andamento e` imposto dal modello noti ingressi e disturbi agenti sul sistema Alcune delle variabili possono essere misurate attraverso dei sensori Sensori e attuatori possono essere affetti da rumore che puo` essere considerato come un ulteriore disturbo 14

Introduzione al problema del controllo Il problema del controllo: Far assumere all uscita y(t) un andamento desiderato r(t) (segnale di riferimento) facendo agire sul sistema un ingresso opportuno u(t), limitando il piu` possibile l effetto dei disturbi d(t). 15

Introduzione al problema del controllo Controllo in catena aperta (Open loop - Feedfoward): Il controllore determina l ingresso a partire dalla conoscienza dell uscita desiderata r(t) ed eventualmente dalla misura del disturbo. Problema di inversione del modello r(t) H -1 (s) u(t) H(s) y(t) controllore processo 16

Introduzione al problema del controllo Controllo in catena chiusa - retroazione (Closed loop - Feedback): Il controllore determina l ingresso a partire dal confronto (attraverso un comparatore) dell uscita di riferimento e l uscita misurata da un sensore. comparatore controllore processo r(t) e(t) u(t) y(t) sensore 17

Introduzione al problema del controllo Specifiche di funzionamento: Regolazione : Mantenere l uscita uguale ad un valore costante Asservimento : Far seguire all uscita un andamento temporale temporale fissato r(t) r(t) r 0 t t 18

Esempio : controllo di temperatura Esempio: controllo della temperatura di una stanza Q in (t) y(t) d(t) Q out (t) u(t)=q in (t): calore generato dalla resistenza (ingresso) y(t): temperatura interna (uscita) d(t): temperatura esterna (disturbo) 19

Esempio : controllo di temperatura Modello : Equazione differenziale che descrive il processo C T dy(t) dt + 1 R T y(t) = u(t)+ 1 R T d(t) C T : capacita` termica del forno R T : resistenza termica delle pareti 20

Esempio : controllo di temperatura Controllore in catena aperta (Feedfoward): 1. Disturbo misurato u = C T dr dt + 1 R T r 1 R T d r(t) u(t) d(t) y(t) Sostituendo nel modello C T dy dt + 1 R T y = C T dr dt + 1 R T r controllore stanza definendo e(t) := r(t) y(t) C T de dt + 1 R T e = 0 e(t) = e(0)e 1 R T C T t 21

Esempio : controllo di temperatura Controllore in catena aperta (Feedfoward): 1. Disturbo non misurato u = C T dr dt + 1 R T r 1 R T Sostituendo nel modello dy C T dt + 1 dr y = C T R T dt + 1 r + 1 R T R T e(t) := r(t) y(t) definendo e(t) = e(0)e 1 t 1 R T C T + e ˆd t 0 r(t) d controllore dove R T C T (t τ ) 1 R T u(t) d(t) stanza d(t) := d(t) ˆd C T de dt + 1 R T e = 1 R T d(τ )dτ d y(t) 22

Esempio : controllo di temperatura Controllore in catena chiusa (Controllo Feedback): comparatore controllore stanza r(t) e(t) u(t) y(t) sensore 23

Esempio : controllo di temperatura Controllore in catena chiusa (Controllo Feedback): y(t) Comparatore a isteresi u(t) r 0 +e r 0 -e t u 0 u(t) u 0 r 0 -e r 0 +e y(t) t 24