Controlli Automatici 2023/2024

Programma preliminare del corso di Controlli Automatici (A.A. 2023/2024)

(il programma effettivo, a corso concluso, sarà reso disponibile sul Team del cosro)

Docente: Laura Menini (laura.menini@uniroma2.it)

Libri di Testo:

1) Grasselli, Menini, Galeani, "Sistemi Dinamici", Ed. Hoepli

2) Isidori, "Sistemi di Controllo" (vol. 1), Ed. Siderea

3) Marro, "Controlli Automatici", Zanichelli

PRIMA PARTE, per Ingegneria Medica e Ingegneria Meccanica (6CFU)

Sistemi dinamici: esempi (termici, meccanici, elettrici, biologici), modelli e rappresentazioni (ingresso-uscita, ingresso-stato-uscita). Sistemi lineari e stazionari: linearità (sovrapposizione degli effetti, risposta libera e forzata). Esponenziale di matrice. Risposta libera e forzata (calcolo nel dominio del tempo). Matrici delle risposte impulsive. Trasformata di Laplace: richiami su definizioni e proprietà. Calcolo di trasformate fondamentali. Antitrasformata di Laplace di funzioni razionali. Calcolo della risposta tramite trasformata di Laplace. Matrici di trasferimento. Richiami su autovalori, molteplicità algebriche e geometriche e forma di Jordan (cenni). Modi naturali. Cambio di base nello spazio di stato. Analisi modale: decomposizione spettrale per matrice A diagonalizzabile, traiettorie di sistemi planari. Eccitabilità ed osservabilità dei modi nel caso di autovalori tutti distinti. Stabilità dei sistemi lineari: condizioni sugli autovalori. Stabilità esterna (BIBO) e relazione con stabilità asintotica. Risposta permanente e transitoria. Formule per ingressi esponenziali/sinusoidali. Funzione di risposta armonica. Criterio di Routh. Riduzione degli schemi a blocchi: metodo delle equazioni algebriche. Sistema a controreazione: cancellazioni e relazione tra stabilità BIBO e stabilità asintotica. Fedeltà di risposta per ingressi polinomiali e disturbi costanti. Risposta permanente per ingressi e disturbi sinusoidali per sistemi a controreazione. Inseguimento pratico e attenuazione del disturbo. Inseguimento asintotico e reiezione asintotica del disturbo (principio del modello interno). Il luogo delle radici: proprietà e procedura per tracciamento qualitativo. Sintesi mediante il luogo delle radici. Sintesi per assegnazione dei poli. Cenni su regolatori PID (secondo metodo di Ziegler-Nichols).

SECONDA PARTE, per Ingegneria Medica (3CFU)

Stati di equilibrio; proprietà per sistemi lineari. Richiami sulle norme e sulle norme indotte di matrice. Stabilità, attrattività, stabilità asintotica globale, definizioni ed esempi. Richiami su forme quadratiche e funzioni (semi)-definite. Metodo diretto di Lyapunov: teorema di Lyapunov . Stabilità asintotica globale. Teorema di Cetaev. Teorema di Krasowskii-LaSalle e Krasowskii. Equazione matriciale di Lyapunov. Sistema linearizzato attorno a un equilibrio. Criterio ridotto di Lyapunov. Diagrammi di Bode approssimati; correzione dei diagrammi approssimati. Diagramma polare. Criterio di Nyquist. Applicazione alla procedura di sintesi con il luogo delle radici.