Modellistica e simulazione - (5 cfu)

Finalità

Scopo del corso e’ fornire le basi teoriche e gli strumenti operativi della modellistica per sistemi continui e discreti, lineari e non lineari, applicabili ai processi e servizi industriali. Dall’analisi del sistema (elettromeccanico,termico, misto..) condotta in base alle leggi della Fisica ed a conoscenze sperimentali, si ricava la funzione di transizione ingressi-uscite e da questa gli schemi per la simulazione con gli strumenti di laboratorio.

Programma

1) Gestione aziendale e processi industriali
-I processi industriali come sistemi dinamici dotati di un bilancio energetico/economico
-I vincoli energetici ed ambientali dei processi industriali
-Necessità di conoscere a priori il comportamento dei processi per una gestione corretta ed economica della produzione

2) Dal sistema fisico al modello matematico
-Sistemi continui e sistemi discreti con riferimento a esempi industriali
-Schemi a blocchi e interfacce fisiche fra i sottosistemi industriali
-Risposta nel tempo e analisi in frequenza
-Sistemi lineari e principali esempi di non linearità nei sistemi industriali ; applicazioni con Matlab
-Punto di lavoro e dinamica in piccolo ed in grande
-Modelli di sistemi meccanici applicati alle macchine
-La regolazione come strumento per la conduzione ottimale dei processi

3) Strumenti per l’analisi dei sistemi lineari e linearizzati intorno al punto di lavoro
-Analisi armonica e trasformata di Laplace ; applicazioni con Simulink
-La trasformata Z per lo studio dei sistemi discreti; applicazioni con Simulink
-Sistemi in catena aperta ed in catena chiusa
-Il problema della stabilità : criteri di Nyquist e Bode ; applicazioni con TFI
-Il progetto dei regolatori nei casi lineari continui e discreti ed in presenza di ritardi finiti
-La regolazione in presenza di non linearità
-Applicazioni in laboratorio con Simulink : realizzazione di un piccolo simulatore di un processo industriale di tipo termofluodinamico

4) L’impiego dei simulatori nei processi industriali
-Simulatori fuori linea ed in tempo reale
-Simulatori per sistemi discreti
-Simulatori per l’addestramento del personale e per il collaudo dei sistemi di automazione
-Simulatori in tempo reale per la diagnostica
-Simulatori per la formulazione di strategie per ottimizzare la conduzione dei processi e per limitare le conseguenze di eventi accidentali

5) Esempi di applicazioni nei processi
-Controllo di impianti per la produzione di energia
-Controllo di linee di produzione
-Strategie di gestione di processi misti

6) Integrazione del controllo di impianto con le strategie aziendali
-Visibilità verticale dei dati di processo
-Riduzione del numero dei dati ed incremento del loro valore per le strategie aziendali
-Flessibilità degli impianti per adattarsi alle mutevoli esigenze della produzione
-Integrazione degli impianti in rete locale e geografica per soddisfare le esigenze del management su scala territoriale

Attività d'esercitazione

Le esercitazioni si svolgono quindicinalmente sui PC del Laboratorio Gestionale dove gruppi di 3-4 allievi vengono guidati nello sviluppo e nella prova di schemi di simulazione dei sistemi industriali continui e discreti affrontati in aula e durante i compiti scritti.

Modalità d'esame

L’esame consiste in una prova scritta ed una orale.
Si tengono tre compiti scritti durante il corso: se svolti con media sufficiente consentono l’esonero dalla prova scritta; se svolti con media >= 24/30 rendono facoltativa la prova orale.

Propedeuticità

E’ consigliata la precedenza degli Esami di: Analisi Matematica A B,C; Fisica Generale AB,C ; Fisica Tecnica A.

Testi consigliati

A. Cavallaro, R.Setola, F.Vasca:Guida operativa a Matlab, Simulink e Control Toolbox, Liguori Editore, 2000
G. Marro : Controlli Automatici IV ed. , Zanichelli, 1998
D. Carlucci : Teoria dei sistemi ad eventi discreti, UTET 1998

Testi d'approfondimento

S. Rinaldi : Teoria dei sistemi , Clup Milano
E. Fornasini, G. Marchesini : Appunti ed Esercizi di Teoria dei Sistemi Ed. Libreria Progetto, Padova

Ultimo aggiornamento: 24-06-2002

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