TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2019/2020
Docente
MARCELLO BONFE'
Crediti formativi
6
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
ING-INF/04

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di introdurre alcuni argomenti relativi alla tecnologia utilizzata per implementare
algoritmi per il controllo di sistemi dinamici, con particolare riferimento ai sensori e trasduttori per
la misura di grandezze fisiche, ai componenti per il condizionamento e l'acquisizione dei segnali e alle
architetture fisiche dei sistemi di controllo a microprocessore.
Le principali conoscenze acquisite sono:
- principi fisici per la misura di grandezze ingegneristiche (temperatura, corrente elettrica, spostamento, velocità, accelerazione).
- componenti elettronici principali delle catene di condizionamento del segnale ed acquisizione di segnali di misura
- caratteristiche generali dei microprocessori dedicati alla realizzazione di sistemi di controllo (microcontrollori, Digital Signal Processor/Controller, DSP/DSC)
- cenni sulle reti informatiche per l'automazione ed il controllo (reti "fieldbus")
Le conoscenze acquisite potranno essere applicate dallo studente per:
- selezionare le tecnologie più idonee per realizzazione sistemi di controllo digitale, dalla scelta dei dispositivi di misura fino a quella degli strumenti per l'acquisizione e digitalizzazione del segnale e per l'esecuzione del software di controllo
- programmare le funzioni di base per la configurazione di microcontrollori e DSP/DSC, finalizzate all'interfacciamento con sensori e trasduttori di interesse ingegneristico ed al relativo utilizzo in applicazioni di controllo automatico.

Prerequisiti

Teoria dei Controlli Automatici, basi di Elettronica Analogica, basi di Informatica.

Contenuti del corso

Sensori e trasduttori per grandezze fisiche e segnali:errore di acquisizione ed elaborazione digitale del segnale,specifiche sulla funzionalità dei trasduttori, caratteristiche statiche e dinamiche, principi fisici utilizzati nella costruzione dei sensori; sensori di posizione, sensori di velocità, sensori di deformazione, forza e pressione, sensori di temperatura, sensori di corrente e sensori logici di prossimità.Acquisizione di segnali analogici: condizionamento del segnale, amplificatori, filtri, isolamento, multiplazione, campionamento e tenuta (sample and hold), convertitori analogici-digitali (A/D) e digitali-analogici (D/A). Architetture dei sistemi di controllo automatico: sistemi custom (Microcontrollori e DSP), sistemi a Bus (Personal Computer, VMEBus, PLC), sistemi distribuiti (DCS e SCADA); reti di comunicazione per architetture di controllo distribuite (CAN e Profibus).

Metodi didattici

Il corso è organizzato al fine di fornire le principali conoscenze teoriche tramite lezioni frontali in aula e le competenze pratiche tramite esercitazioni svolte presso un laboratorio di Elettronica.
Queste ultime prevedono l'utilizzo di schede dimostrative per la programmazione di Digital Signal Controllers e la realizzazione di schemi di controllo per piccoli motori elettrici. Le postazioni disponibili sono 9 e gli studenti sono tenuti a formare gruppi di massimo tre studenti.
Periodicamente, durante tale lezioni verranno svolti esercizi numerici specifici, della tipologia richiesta per lo svolgimento dell'esame.
E' inoltre prevista una singola esercitazione in laboratorio di Informatica, introduttiva all'uso di Matlab per il progetto di controlli automatici.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame può essere svolto con una delle due seguenti modalita':
1) PROVA SCRITTA, con domande a risposta multipla, in maggior numero sulla PRIMA PARTE del corso (Sensori, Trasduttori e Acquisizione Dati) rispetto alla SECONDA PARTE del corso (Sistemi di Elaborazione per il Controllo, comunque richiesta) + un esercizio relativo alla configurazione e programmazione di un sistema di controllo digitale (Digital Signal Controller).

2) TESINA + PROVA SCRITTA: lo studente deve sviluppare AUTONOMAMENTE un progetto di approfondimento concordato preventivamente con il docente, consistente nel realizzare e programmare un sistema di controllo digitale (Digital Signal Controller).
La tesina dovrà essere presentata al docente con una dimostrazione funzionante e una discussione dettagliata del progetto.
Una volta presentata la tesina, lo studente dovrà rispondere ad un questionario scritto (con 8 domande a risposta multipla) su Sensori e Trasduttori descritti nella PRIMA PARTE del corso.

Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Testi di riferimento

Dispense redatte a cura del docente.