Fra parentesi sono indicati i paragrafi del libro Fondamenti di Controlli Automatici che trattano l’argomento.
1. PRIMA PARTE
Introduzione all’Automatica. Formulazione di un problema di controllo. Variabili controllate, variabili manipolabili e disturbi. Controllo in anello aperto e controllo in anello chiuso. Incertezza. (Capitolo 1: fino a 1.4 incluso).
1.1 Analisi Sistemi a Tempo Continuo in Variabili di Stato (State Space – SS)
Definizione di sistema dinamico. Concetti di ingresso, uscita e stato. Rappresentazione di sistemi dinamici mediante equazioni differenziali. Movimento, traiettorie, equilibrio. Formula di Lagrange. Movimento libero e movimento forzato. Principio di sovrapposizione degli effetti. Proprietà strutturali (cenni tramite esempi). Criterio degli autovalori. Criterio di Routh. Linearizzazione e stabilità dell’equilibrio per sistemi non lineari. (Capitolo 2: tutto tranne 2.4. Capitolo 3: fino a 3.5 incluso tranne 3.4.5).
1.2 Analisi Sistemi a Tempo Continuo Ingresso/Uscita (Input/Output – IO)
Trasformata di Laplace. Funzione di trasferimento: definizione, calcolo, proprietà. Poli, zeri e guadagno. Metodo di Heaviside per l’antitrasformazione. Schemi a blocchi. Connessioni in serie, parallelo e retroazione. Risposte canoniche di sistemi del primo e secondo ordine nel dominio del tempo. Costante di tempo. Pulsazione naturale e coefficiente di smorzamento. Costante di tempo dominante. Approssimazione a polo/i dominante/i. (Appendice B: fino a B.3 incluso. Capitolo 4: fino a 4.4 incluso tranne 4.2.5, 4.2.6. Capitolo 5: fino a 5.4 incluso. Capitolo 6: 6.9).
Teorema della risposta in frequenza. (Capitolo 6: 6.1, 6.2). Diagrammi cartesiani (di Bode). Diagrammi polari. (Capitolo 6: 6.6, 6.7). Interpretazione dei sistemi dinamici come filtri. (Capitolo 6: 6.8).
Ritardo di tempo. (Paragrafi 2.4, 4.2.6, 6.2.2, 6.6.3)
2. SECONDA PARTE
Introduzione ai sistemi di controllo in anello chiuso. Schema generale del controllo in retroazione. Requisiti del sistema di controllo. (Capitolo 1: 1.5. Capitolo 9: fino a 9.4 incluso).
2.1 Analisi dei sistemi retroazionati
Stabilità. Criterio di Nyquist. Criterio di Bode. Stabilità robusta. Margine di fase e margine di guadagno. (Capitolo 9: 9.5, 9.6).
Risposta in frequenza di sistemi retroazionati. Velocità di risposta. Banda passante. Precisione statica. Errore a transitorio esaurito dovuto al segnale di riferimento e ai disturbi. (Capitolo 10: tutto tranne 10.4.4, 10.6).
2.2 Progetto del controllore
Sintesi del controllore. Specifiche di progetto. Fasi del progetto. Esempi di progetto per sistemi a fase minima. (Capitolo 11: fino a 11.5 incluso tranne sistemi a fase non minima).
Controllori lineari ad azione proporzionale-integrale-derivativa (PID). Implementazione dei controllori PID. Taratura dei parametri mediante regole di Ziegler e Nichols. (Capitolo 14: 14.1, 14.2, 14.3.1, 14.3.2, 14.4.1 tranne assegnamento dei margini di guadagno e di fase, 14.4.2 solo metodo della tangente e regola di Ziegler e Nichols).
2.3 Sistemi a tempo discreto
Introduzione ai sistemi a tempo discreto. Stabilità (criterio degli autovalori). Linearizzazione e stabilità dell’equilibrio per sistemi non lineari. Trasformata Z. Funzione di trasferimento. Poli, zeri e guadagno. Antitrasformazione per lunga divisione o ricorsione. Risposta all’impulso e allo scalino. (Capitolo 7: fino a 7.6 incluso tranne 7.5.4, 7.5.5, 7.5.6 e del 7.4.5 solo matrice diagonalizzabile. Capitolo 8: 8.1, 8.2, 8.3.5, 8.5. Appendice C: C.1, C.2, C.3).
Schemi di controllo digitale. Campionatore e mantenitore. I problemi del campionamento. Criteri di progetto di controllori digitali mediante discretizzazione di controllori analogici. (Capitolo 17: 17.1, 17.2, Teorema 17.2, 17.6, 17.7).
