Didattica
Classe 3^ sezione N – Istituto tecnico Pacinotti
anno scolastico 2003/2004
1. Conoscenze di base
l’unità centrale e il ciclo-macchina
la memoria centrale e gli indirizzi
le memorie ausiliarie
le unità di input e di output
codici ASCII e BCD
sistemi di numerazione binario, ottale e esadecimale
la codifica dei numeri
conversione da una base ad un’altra
2. GLI ALGORITMI
Definizione, proprietà e rappresentazione
grafica di un algoritmo
Lo sviluppo top-down
Le strutture di controllo: if..then; repeat....until.
Sequenza, selezione, iterazione, e le strutture derivate: for... do
La programmazione strutturata
I diagrammi a blocchi
3. HARDWARE DI UN ELABORATORE
La memoria centrale: RAM e ROM
La CPU
Le unità di I/O: tastiera, stampanti, video, drive
Le memorie di massa: hard disk, floppy disk, CD-ROM
4. SISTEMI E MODELLI
I concetti di sistema, processo e modello
La classificazione di sistemi
Sistemi aperti e chiusi, statici e dinamici, continui e discreti,
deterministici e probabilistici, tempo-varianti e sistemi tempo-invarianti
5. SISTEMI CONTINUI LINEARI
Il circuito RC carica e scarica
Il serbatoio idraulico con perdita
Soluzione del serbatoio con risoluzione dell’equazione differenziale col metodo delle differenze finite.
Sistema meccanico con attrito sollecitato da una forza a gradino.
LABORATORIO
1. Principali comandi del sistema operativo Windows
Creazioni di cartelle, salvataggio di documenti.
2. La programmazione in Turbo Pascal
Struttura generale di un programma
Istruzioni aritmetiche e di I/O
Sequenza, iterazione, selezione semplice e multipla
Variabili e costanti
Modulo Graph del Turbo Pascal
Disegno di cerchi, ellissi, linee.
Simulazione di un semaforo.
3. Il foglio elettronico Excel
Le formule matematiche di Excell.
Calcolo delle tensioni in un partitore di tensione
Grafici di funzioni matematiche
Il circuito RC, grafico della carica e della scarica.
Scafati, 10 giugno 2004 L’insegnante
Programma di Sistemi Automatici
Anno scolastico 2003/2004
Classe 4 N
I segnali di prova dei si temi: il gradino, la rampa l’impulso ideale di Dirac, il segnale sinusoidale.
Trasformata di Laplace dei segnali di prova e delle funzioni esponenziali; esercizi di trasformazione e antitrasformazione col metodo dei fratti semplici.
Risposta al gradino di tensione di un circuito RC, di un circuito RL e di circuito RLC.
Funzione di trasferimento di una rete elettrica. Applicazioni della funzione di trasferimento.
Laboratorio: simulazione al computer del transitorio delle reti elettriche con Ectronic WorkBench .
Sistemi digitali. Cenni sulla conversione digitale- analogica e analogica –digitale.
Il microprocessore 8088 della Intel , i registri interni, il metodo di indirizzamento in memoria,
spostamento di dati e semplici operazioni aritmetico-logiche
Laboratorio: esercitazione sull’8088 col Debug del Dos.
La porta parallela del Pc collegata alla stampante, piedinatura del cavo a 25 poli della porta parallela, i registri interni controllo della porta parallela con programmi scritti in Turbo pascal.
Laboratorio : progetto di controllo tramite la porta parallela, realizzazione di una scheda con diodi LED ed interruttori controllati tramite la porta parallela.
Il motorino passo – passo, principi di funzionamento, motorini unipolari e bipolari. Azionamento e controllo della velocità di un motorino passo-passo tramite la porta parallela dparte di un PC.
Laboratorio: esercitazioni pratiche con motorino passo-passo e computer.
Esercitazione pratiche col bus PC , tramite il modulo M.A.T. disponile nel laboratorio di servomeccanismi. Sensori di luminosità, di umidità e temperatura, conversione digitale –analogica
e processo dei segnali tramite elaboratore con programmi in Qbasic.
Scafati, 8 giugno 2004 L’insegnante
5N
PROGRAMMA DEL CORSO DI CONTROLLI AUTOMATICI
Anno Accademico 2000-2001
Corsi di laurea in Ingegneria Elettrica
1. Concetti propedeutici allo studio dei Controlli Automatici.
Classificazione, rappresentazione e modellizzazione dei sistemi dinamici,. Sistemi lineari tempo-invarianti tempo-continui. Funzione di trasferimento, caratterizzazione di sistemi SISO mediante poli e zeri, risposta all'impulso, integrali di convoluzione. Stabilita' asintotica e stabilita' BIBO, analisi della stabilita' mediante il criterio di Routh-Hurwitz. Rappresentazione di sistemi dinamici lineari mediante schemi a blocchi. Rappresentazione di sistemi lineari mediante equazioni di stato, realizzazione, concetti di controllabilita', osservabilita' e decomposizione di Kalman. Caratteristiche della risposta di sistemi lineari nel dominio del tempo: costanti di tempo, tempo di risposta, tempo di salita, tempo di assestamento. Dipendenza delle caratteristiche della risposta dalla posizione dei poli del sistema nel piano s. Analisi armonica di un sistema lineare, risposta armonica e sua rappresentazione mediante diagrammi di Bode. Caratteristiche della risposta in frequenza di sistemi del primo e del secondo ordine, pulsazione di attraversamento, banda passante, modulo alla risonanza. Risposta di sistemi con ritardo finito, sistemi a fase non-minima. Diagrammi polari.
2. Proprieta' dei sistemi a controreazione.
Controllo a catena aperta e a catena chiusa, funzione di trasferimento di un sistema retroazionato, equazione caratteristica. Effetto della retroazione sulla sensitivita' alle variazioni parametriche, sui disturbi e sulla banda passante di un sistema lineare. Accuratezza a regime di un sistema retroazionato per ingressi a gradino, a rampa, a parabola, classificazione dei sistemi di controllo a controreazione in tipi. Analisi della stabilita' dei sistemi lineari retroazionati mediante il criterio di Nyquist. Margine di fase e di guadagno. Analisi della stabilita' di sistemi con ritardo finito. Il luogo delle radici di un sistema retroazionato: proprieta' e regole di tracciamento. Tracciamento della risposta armonica di un sistema retroazionato utilizzando i luoghi a modulo e a fase costante, la carta di Nichols.
3. La sintesi del controllore.
Specifiche di un sistema di controllo: specifiche statiche e dinamiche. Trasformazione di specifiche nel dominio del tempo in specifiche sulla risposta armonica. Sintesi per tentativi e sintesi diretta. Reti compensatrici elementari: reti anticipatrici e reti attenuatrici. Sintesi per tentativi per compensazione della risposta in frequenza. Sintesi per tentativi mediante l'uso del luogo delle radici. Sintesi diretta di controllori: caratterizzazione del modello a ciclo chiuso, problemi di stabilita' e di realizzabilita'. Controllori standard di tipo PID: metodi di taratura per tentativi basati sull'uso del luogo delle radici, metodi analitici e metodi empirici di taratura. di controllori standard PID. Metodi di sintesi nello spazio degli stati: metodi basati sull'allocazione dei poli, criteri per la scelta dei poli del sistema a ciclo chiuso, formula di Ackerman per il calcolo dei guadagni, accorgimenti per l'imposizione delle specifiche sull'accuratezza a regime, osservazione dello stato, proprieta' di separazione, sintesi dell'osservatore e relativa funzione di trasferimento. Sintesi di controllori di tipo LQG.
4. Sistemi di controllo digitale
Nozioni propedeudiche allo studio dei sistemi digitali: conversione analogico-digitale, teorema del campionamento, ricostruzione del segnale, mantenitori di ordine zero, mantenitori di ordine superiore, il problema dell'aliasing, prefiltraggio di un segnale. Rappresentazione di sistemi digitali lineari nel dominio del tempo mediante equazioni alle differenze finite, rappresentazione di stato di un sistema discreto. Condizioni per la controllabilita' e l'osservabilita' di un sistema discreto, la trasformata Z e sue principali proprieta'. Proprieta' della mappa tra il piano complesso s ed il piano complesso z, rappresentazione di sistemi discreti lineari e tempo-invarianti mediante la trasformata Z, antitrasformazione mediante il metodo delle frazioni parziali e della divisione. Analisi della stabilita' di un sistema discreto mediante l'uso della trasformazione bilineare e mediante il criterio di Jury. Schema di un sistema di controllo digitale a controreazione. Analisi della stabilita' di un sistema di controllo discreto retroazionato mediante il criterio di Nyquist ed il luogo delle radici. Comportamento asintotico di un sistema di controllo digitale a controreazione: classificazione dei sistemi di controllo in tipi. Sintesi di un controllore digitale basato sulla traslazione di un controllore analogico. Sintesi per tentativi di un controllore digitale utilizzando il metodo del luogo delle radici. Sintesi diretta di un controllore digitale che assicuri risposta piatta al gradino e tempo di risposta minimo.
Testi Consigliati
· Isidori, Sistemi di controllo, ed. Siderea, Roma.
· Marro, Controlli Automatici, Ed. Zanichelli, Bologna.
· Bolzern, Scattolini,Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, McGraw-Hill Libri Italia.
· D'Azzo,Houpis, Linear Control Systems Analysis and Design, Ed. McGraw Hill.
· Franklin, Powell, Emami, Feedback control of dynamic systems, Addison-Wesley.
· Phillips, Harbor, Feedback Control Systems, Prentice-Hall International Editions.