Corso di Laboratorio di Automatica

Il compito scritto di oggi, 23/06/2017, è spostato in aula 4, sempre alle ore 16:00

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Alcuni chiarimenti circa le prove d'esame:

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Quesiti tipo per la prova pratica:

Nella prova pratica si chiede di risolvere semplici problemi del tipo visto in classe, con l'ausilio dell'help di Matlab/Simulink e degli esempi standard accessibili dall'ambiente di programmazione (IDE) di Arduino. Ad esempio:
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Comunicazioni:

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Docente: Sergio Galeani (E-mail)

Obiettivi del Corso: Fornire le nozioni di base per

Risultati di apprendimento previsti: al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

Orario delle lezioni:

Orario di ricevimento studenti:

Testi consigliati:

Programma delle lezioni A.A.2016/2017:

  1. Lezione del 06/03/2017 (2 ore):
    Introduzione al corso e agli argomenti trattati.
    Teoria dei sistemi: il concetto di sistema dinamico e di stato.
    Teoria del controllo: i sistemi a controreazione (feedback), la stabilizzazione.
    Presentazione di un robot da parte del prof. Martinelli.
  2. Lezione del 08/03/2017 (2 ore):
    Struttura del corso e argomenti trattati: modellazione, simulazione, prototipazione.
    Il concetto di modello: livelli di dettaglio, scopo della modellazione e scelta delle approssimazioni lecite.
    Modelli a tempo continuo, a tempo discreto, ibridi.
    Un esempio di sistema fisico (sospensione/circuito RLC) e del corrispondente modello: bond graph, diagramma a blocchi, equazioni differenziali.
    I diagrammi a blocchi: elementi, prime proprietà.
    I diagrammi a blocchi come sistemi di equazioni, anche differenziali e nonlineari.
    Riferimenti: torneremo sui temi indicati, per ora bastano gli appunti (provare a ricordare quali fra i punti discussi sono stati indicati come essenziali).
  3. Lezione del 13/03/2017 (2 ore):
    I diagrammi a blocchi: regole di semplificazione, forma minima. Esempio.
    I diagrammi di flusso di segnale: regole di semplificazione. Esempio.
    Riferimenti: questa dispensa, fino a pagina 41.
  4. Lezione del 15/03/2017 (2 ore):
    Lezione sospesa per consentire la visita alla RomeCup.
  5. Lezione del 20/03/2017 (2 ore):
    I diagrammi di flusso di segnale: formula di Mason con esempio.
    I diagrammi di flusso di segnale: regola di inversione di percorsi con esempi.
    Riferimenti: questa dispensa.
    Esercizi aggiuntivi: ce ne sono diversi, svolti e non, in questa dispensa.
    Introduzione alla analogia idraulica-elettrica. Il partitore di tensione.
    Esercizio: ricavare il grafo di flusso del partitore a pag. 45 di questa dispensa..
  6. Lezione del 22/03/2017 (2 ore):
    Rete a scala di resistori (sequenza di partitori di tensione) come esempio di:
    L'effetto di carico: confronto fra
    Introduzione ai concetti di "porta" per lo scambio di potenza e di compatibilità dell'interconnessione.
    Riferimenti: pagg. 45-46 di questa dispensa.
    Riferimenti aggiuntivi: paragrafi 8.7-8.8 di questa dispensa.
    Esercizi: ce ne sono diversi, svolti e non, in questa dispensa..
  7. Lezione del 27/03/2017 (2 ore):
    Introduzione ai Bond Graph (BG).
    Variabili di energia e di potenza.
    Bond e porte.
    Tipi di elementi e uso dell'energia: dissipazione, accumulo, produzione, combinazione.
    Elementi 1-port: dissipatori (R), accumulatori di energia cinetica (I) e potenziale (C).
    Elementi passivi (R, I, C): realizzazioni fisiche (di natura meccanica traslazionale, meccanica rotazionale, elettrica, idraulica) e diagrammi a blocchi corrispondenti.
    Riferimenti: questa dispensa, Paragrafi 1.6-1.9, 2.1-2.2.4.
  8. Lezione del 29/03/2017 (2 ore):
    Elementi dei Bond Graph (BG), con esempi fisici in vari domini e diagrammi a blocchi equivalenti.
    Elementi 1-port: sorgenti di flusso (Se) e di sforzo (Sf).
    Elementi 2-port: trasformatori (TF) e giratori (GY).
    Elementi n-port: giunzioni 0 e 1. Relazioni Primarie e Secondarie.
    Riferimenti: questa dispensa, Paragrafi 2.2.5-2.5.
  9. Lezione del 03/04/2017 (2 ore):
    Regole per la trasformazione dal circuito idraulico/elettrico al Bond Graph.
    Regole di semplificazione dei Bond Graph.
    Due esempi di trasformazione di un circuito elettrico in Bond Graph.
    Due esempi di trasformazione di circuiti idraulici in Bond Graph.
    I bond attivati (ovvero di puro segnale, non di potenza).
    Riferimenti: questa dispensa, paragrafi 3.2, 3.5-3.6.
  10. Lezione del 05/04/2017 (2 ore):
    Un esempio di trasformazione di circuito meccanico traslazionale in Bond Graph.
    Un esempio di trasformazione di un circuito meccanico rotazionale in Bond Graph.
    Regole di assegnazione della causalità nei Bond Graph.
    Esempio di assegnazione della causalità sul Bond Graph di un sistema visto in precedenza.
    Riferimenti: questa dispensa, paragrafi 3.3-3.4, 3.7.
  11. Lezione del 10/04/2017 (2 ore):
    Riepilogo dell'assegnazione della causalità del Bond Graph.
    Regole per la derivazione di equazioni del sistema dal Bond Graph, nel caso senza loop algebrici e senza causalità derivative.
    Trasformazione delle equazioni del sistema alla forma matriciale.
    Due esempi di assegnazione della causalità e derivazione delle equazioni del sistema.
    Per il secondo esempio, passaggio dal BG al BD.
    Riferimenti: questa dispensa, paragrafo 3.8.
  12. Lezione del 12/04/2017 (2 ore):
    Risoluzione dei loop algebrici sui Bond Graph. Esempio.
    Risoluzione della causalità derivativa sui Bond Graph. Esempio.
    Significato fisico dei loop algebrici e della causalità derivativa.
    Corretto orientamento delle mezze-frecce di potenza quando le direzioni convenzionali sono indicate nel circuito.
    Corretto orientamento delle mezze-frecce di potenza per sistemi meccanici quando le direzioni convenzionali sono indicate come trazione e compressione.
    Riferimenti: questa dispensa, paragrafo 3.9 e appunti.
  13. Lezione del 26/04/2017 (2 ore):
    Introduzione a Matlab.
    Comandi elementari per la definizione di matrici e l'elaborazione di esse.
    Uso dell'help. Visualizzazione di esempi.
    L'operatore ":". Funzioni array.
    Alcuni semplici grafici.
    Riferimenti: questa dispensa, Capitoli 1 e 2, e appunti.
  14. Lezione del 03/05/2017 (2 ore):
    Introduzione a Simulink.
    I blocchi Sum, Gain, Integrator, Scope, Signal generator; impostazione di base dei parametri.
    Uso di Simulink per la simulazione di un semplice sistema dinamico lineare.
    Definizione di funzioni in MATLAB.
    Uso di MATLAB per l'integrazione di equazioni differenziali: l'oscillatore di van der Pol.
    Riferimenti: appunti (e altro in arrivo; ma ci torneremo).
  15. Lezione del 08/05/2017 (2 ore):
    MATLAB: functions of functions, function handles.
    Riferimenti: appunti, sezioni "Function Handles", "Function Functions" in questa dispensa.
    MATLAB: funzioni anonime; funzioni annidate e scope di variabili.
    Riferimenti: appunti, sezioni "Anonymous Functions", "Nested Functions" in questa dispensa.
    Uso di MATLAB per l'integrazione di equazioni differenziali: il sistema di Lorenz, l'oscillatore di van der Pol.
    Riferimenti: appunti, esempi visti in classe, help/doc di ode23 (con moderazione).
    Esercizi: implementare con ode23 o ode45 i sistemi assegnati (Rossler, Rabinovich-Fabrikant). Implementare tali sistemi e gli altri visti a lezione (Lorenz, van der Pol) in Simulink, con un integratore per ciascuna equazione.
  16. Lezione del 10/05/2017 (2 ore):
    Chiarimenti su compiti ed esonero.
    Esempi visti in classe
    MATLAB: uso di funzioni parametrizzate per integrare con ode23 nel caso di sistemi con ingressi.
    Riferimenti: appunti, script "simWithInput.m", sezione "Parameterizing Functions" nella documentazione di MATLAB (il primo risultato visualizzato scrivendo "doc Parameterizing Functions"[INVIO] nella Command window).
    Simulink: salvataggio di variabili nel workspace (blocco "To Workspace"); uso dei blocchi Mux/Demux; uso del blocco "MATLAB Function".
    Riferimenti: appunti, schema Simulink "f_simulink.slx".
    Confronto in MATLAB dei risultati dell'integrazione dello stesso sistema in MATLAB e Simulink.
    Riferimenti: appunti, script "vander_text.m".
  17. Lezione del 15/05/2017 (2 ore):
    Esercizi in preparazione dell'esonero: esercizi 2, 3, 4 del compito del 25/01/2016, con varianti.
  18. Lezione del 17/05/2017 (2 ore):
    Esercizi in preparazione dell'esonero: esercizio 1 del compito del 25/01/2016, con varianti.
  19. Lezione del 22/05/2017 (2 ore):
    Esercizi in preparazione dell'esonero.
  20. Lezione del 24/05/2017 (2 ore):
    Esercizi in preparazione dell'esonero.
  21. Lezione del 26/05/2017 (2 ore):
    Esonero.
  22. Lezione del 29/05/2017 (2 ore):
    Introduzione ad Arduino.
    Elementi di struttura hardware.
    Struttura del software.
    Segnali analogici, digitali, conversione.
    Riferimenti: appunti e slide.
    Compiti: installare il software di Arduino dal sito.
  23. Lezione del 31/05/2017 (4 ore): non c'è in aula.
    Scaricare e vedere i video seguenti (anche non tutti subito...):
    Attenzione che ogni tanto c'è qualche errore! Per vedere il video, consiglio VLC
  24. Lezione del 05/06/2017 (3 ore): lezione di laboratorio in AULA 4, per risolvere problemi riscontrati nell'uso di Arduino. Portare il proprio computer e il kit di Arduino!
  25. Lezione del 07/06/2017 (4 ore): non c'è in aula.
    Scaricare e vedere i video seguenti (anche non tutti subito...):
    Attenzione che ogni tanto c'è qualche errore! Per vedere il video, consiglio VLC
  26. Lezione del 12/06/2017 (3 ore): lezione di laboratorio in AULA 4, per risolvere problemi riscontrati nell'uso di Arduino. Portare il proprio computer e il kit di Arduino!
  27. Lezione del 14/06/2017 (2 ore): revisione esonero (a richiesta).
  28. Lezione del 19/06/2017 (3 ore): lezione di laboratorio in AULA 4, per risolvere problemi riscontrati nell'uso di Arduino. Portare il proprio computer e il kit di Arduino!