Control Of Mechanical Systems 2024/2025

Questo corso parte dalle tecniche di controllo di base sul progetto di compensatori dinamici ed introduce le funzioni di sensitività per valutare la robustezza di controlli in retroazione. Diversi modelli di sistemi meccanici (biciclette, autoveicoli, sospensioni, robot) sono introdotti ed usati per progettare sistemi di controllo, per simulazioni in ambienti Matlab-Simulink, per formulare mini progetti.  L’esame finale consiste in una parte scritta per l'ammissione all'orale ed in una parte orale.

STRUMENTI DI CONTROLLO DI BASE. Definizione di sistemi stabili (ingressi limitati-uscite limitate). Teorema di assegnazioni dei poli per sistemi lineari e controllabili: equazione diofantina e matrice di Sylvester. Osservatori di Luenberger per sistemi osservabili e progetto di compensatori dinamici basati su osservatori. Controllo integrale per rigettare disturbi costanti, regolatori (principio del modello interno) e controlli PID.  Controlli parametrizzati secondo Youla.Sistemi inversi di sistemi lineari a fase minima. Combinazione di controllo feedback e feedforward.

STRUMENTI DI CONTROLLO AVANZATI. Approssimazioni lineari di sistemi di controllo non lineari attorno a condizioni operative. Definizione di regione di attrazione per una condizione operativa. Compensatori dinamici lineari con azione integrale per controllare sistemi non lineari attorno ad una condizione operativa. Equazioni matriciali di Liapunov per determinare funzioni quadratiche di Liapunov e valutare le regioni di stabilità. Definizione di funzioni di trasferimento di sensitività e sue proprietà: le quattro funzioni di sensitività per valutare la robustezza. Formula integrale di Bode per valutare le limitazioni imposte da poli instabili ad anello aperto. Regolatori lineari e quadratici, equazioni di Riccati, filtri di Kalman e di Wiener e regolatori lineari, quadratici e gaussiani.

CONTROLLO DI SPECIFICI SISTEMI MECCANICI. 1. Sospensioni attive: progetto di una azione di controllo integrale per rigettare disturbi a bassa frequenza. 2. Pendolo rovesciato su un carrello: progetto di un controllo stabilizzante e di un controllo di inseguimento.3. Modello cinematico di sterzatura per una bicicletta  e per un veicolo: analisi dinamica e controllo sia di stabilizzazione che di inseguimento.4. Progetto di un regolatore di velocità e di posizione relativa per un autoveicolo. 

BIBLIOGRAFIA

K.J.Astrom, R.M.Murray, Feedback systems. Princeton University Press 2008

R.Marino, P.Tomei, Nonlinear  Control Design. Prentice Hall, 1995