Corso di Laboratorio di Automatica [6 CFU]

Comunicazioni:

• [23/04/2018] La lezione di lunedì 30/04/2018 è annullata.
• [23/02/2018] Inizio del nuovo corso: venerdì 09/03/2018

Docente: Sergio Galeani (E-mail)

Obiettivi del Corso: Fornire le nozioni di base per

• l'uso di software matematico per la simulazione numerica e il calcolo simbolico;
• la descrizione di sistemi dinamici di diversa natura (termici, meccanici, idraulici) tramite il metodo dei bond graphs;
• l'uso della piattaforma Arduino.

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

• programmare in Matlab/Simulink;
• ricavare la rappresentazione bond graph di semplici sistemi meccatronici;
• costruire prototipi basati sulla piattaforma Arduino.

Orario delle lezioni:

• Lunedì ore 09:30 - 11:15, Aula 4
• Venerdì ore 11:30 - 13:15, Aula 4

Orario di ricevimento studenti:

• Prima/dopo lezione o per appuntamento.

Testi consigliati:

• Kypuros, "System Dynamics and Control with Bond Graph Modeling", CRC Press, 2013
• Karnopp, Margolis, Rosenberg, "System dynamics", John Wiley, 2012
• Articoli e dispense aggiuntivi forniti dal docente.

Prove d'esame:

• Data del compito di esonero dagli appelli scritti:
  • 18/05/2018, h.14:00-17:00, AULE 3 e 4
• Date degli appelli scritti:
  • 22/06/2018, h.14:00-17:00, AULA 4, primo appello estivo
  • 06/07/2018, h.10:00-13:00, AULA 4, secondo appello estivo
  • 20/07/2018, h.14:00-17:00, AULA 4, terzo appello estivo (in caso di sciopero nel primo appello)
  • 06/09/2018, h.10:00-13:00, AULA B4, primo appello autunnale
  • 21/09/2018, h.10:00-13:00, AULA 4, secondo appello autunnale
  NB: il terzo appello estivo ci sarà ove il primo dovesse saltare a motivo dello sciopero.

Programma delle lezioni A.A.2017/2018:

1. Lezione del 09/03/2018:
   Introduzione al corso e agli argomenti trattati.
   Riferimenti: per questa settimana, nulla! Buon fine settimana!
2. Lezione del 12/03/2018:
   Sistemi dinamici: il concetto di sistema dinamico, ingresso, uscita, stato.
   Modellazione dei distemi dinamici, livelli di approssimazione, sistemi multidominio, decomposizione in sottosistemi.
   Teoria del controllo: i sistemi a controreazione (feedback).
   Riferimenti: Kypuros, pagg. 1-12
3. Lezione del 19/03/2018:
   Diagrammi a blocchi e bond graph.
   Struttura di un sistema a controreazione.
   Modellazione multidominio: potenza come linguaggio universale.
   Variabili di potenza: sforzo e flusso.
   Bond, porte, segnali, ingressi, uscite.
   Word bond graphs.
   Riferimenti: Kypuros, fino a pag. 20
4. Lezione del 23/03/2018:
   Riepilogo su bond, porte, causalità (barretta), potenza (mezza freccia).
   Componenti passivi a una porta (R, I, C): realizzazioni fisiche, diagramma a blocchi, causalià integrale e derivativa, direzione convenzionale della potenza.
   Componenti attivi a una porta (Se, Sf): realizzazioni fisiche, diagramma a blocchi, causalià obbligata, direzione convenzionale della potenza.
   Componenti a due porte (TF, GY): realizzazioni fisiche, trasferimento di potenza senza accumulo o dissipazione (da completare).
   Riferimenti: Kypuros, fino a pag. 41.
5. Lezione del 26/03/2018:
   Componenti a due porte (TF, GY): realizzazioni fisiche, trasferimento di potenza senza accumulo o dissipazione. Causalită, direzione convenzionale della potenza, diagramma a blocchi.
   Giunzioni (0 e 1): realizzazioni fisiche, ridistribuzione della potenza, relazioni primaria e secondaria, diagrammi a blocchi.
   Riferimenti: Kypuros, fino a pag. 48.
6. Lezione del 06/04/2018:
   Semplici esempi di derivazione del bond graph e del corrispondente diagramma a blocchi da circuiti meccanici/elettrici.
   Regole per la costruzione del bond graph nel caso meccanico traslazionale, con esempio.
   Riferimenti: Kypuros, fino a pag. 70.
   Compiti: leggere il Summary e rispondere alle domande di Review sul Kypuros, a pag. 56-57.
7. Lezione del 09/04/2018:
   Regole per la costruzione del bond graph nel caso elettrico, con due esempi.
   Riferimenti: Kypuros, paragrafo 3.5.
8. Lezione del 16/04/2018:
   Regole per l'assegnazione della causalità e per la derivazione delle equazioni dinamiche, con passaggio alla forma standard matriciale, con due esempi.
   Riferimenti: Kypuros, paragrafo 3.8, esempi 3.11 e 3.13.
9. Lezione del 20/04/2018:
   Regole per la derivazione delle equazioni dinamiche in presenza di loop algebrici. Esempi. Disegno del BG per sistemi idraulici. Bond attivi, diagrammi a blocchi e sorgenti controllate.
   Riferimenti: Kypuros, paragrafi 3.6 e 3.9.
10. Lezione del 23/04/2018:
    Regole per la derivazione delle equazioni dinamiche in presenza di loop algebrici. Disegno del BG per sistemi meccanici rotazionali. Esempi.
    Riferimenti: Kypuros, paragrafi 3.4 e 3.9.
    Compiti: leggere il Summary, rispondere alle domande di Review e provare a svolgere gli esercizi sul Kypuros, a pag. 114-117.

Materiale didattico