Obiettivi formativi
Il corso fornisce gli strumenti base per modellare, simulare e controllare sistemi elettromeccanici. In particolare, verrà presentata e discussa la tecnica modellistica Power-Oriented Graphs (POG). Nel corso verranno presentati molti esempi applicativi, sua lineari che non lineari. Gli esempi applicativi verranno sviluppati, prevalentemente, in ambiente Matlab/Simulink.
Prerequisiti
Trasformate di Laplace. Analisi temporale e frequenziale dei sistemi dinamici lineari. Stabilità dei sistemi dinamici retroazionati.
Contenuti dell'insegnamento
1) Tecnica modellistica Power-Oriented Graphs (POG) (2 CFU)
Sezioni di potenza e flussi di potenza.
Tecniche modellistiche basate sui flussi di potenza: BG, POG e EMR.
Blocchi di tipo Elaborazione e di tipo Connessione. Domini energetici.
Struttura dinamica POG dei sistemi fisici.
Connessioni in serie e in parallelo di elementi fisici.
Esempi di modellazione di sistemi fisici.
2) Modello dinamico POG nello spazio degli stati. (1 CFU)
Come leggere il modello dinamico POG di un sistema fisico.
Trasformazioni nello spazio degli stati.
Trasformazione di Similitudine e trasformazione Congruente.
Come ottenere un modello ridotto utilizzando le trasformazioni congruenti.
3) Programma POG Modeler (0,5 CFU)
Caratteristiche principali e come utilizzare il programma.
4) Esempi di modellazione POG e simulazione di sistemi fisici (2,5 CFU)
Ambienti Matlab e Simulink
Sistema di frizione idraulica
Sistema meccanico con non linearità (gioco e attrito Coulombiano).
Sistemi lineari POG tempo-varianti.
Sistema fisico biella manovella.
Sistemi meccanici epicicloidali: modello completo e modello rigido ridotto.
Sistemi meccanici epicicloidali: modello elastico ridotto.
Sistemi meccanici epicicloidali: modellazione veloce. Esempi
Inversione ingresso-uscita di un sistema dinamico POG.
Sistemi POG non lineari: il caso vettoriale ed esempi di sistemi scalari non lineari.
Full Toroidal Variator (KERS).
Continuous Variable Transmission (CVT).
Collegamento dinamico di sottosistemi POG.
Programma esteso
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Bibliografia
Video e lucidi delle lezioni del docente.
Metodi didattici
Le lezioni teoriche e le esercitazioni verranno svolte in aula con l'ausilio di una lavagna e di un proiettore. I lucidi delle lezioni saranno disponibili in rete sul sito del docente.
Modalità verifica apprendimento
L'esame si compone di 2 parti: A) una parte teorica (max. 28 punti); B) un breve progetto scritto e/o aver seguito alcuni corsi Matlab online (max. 5 punti).
A) La parte teorica verrà svolta in forma scritta negli appelli di Gennaio/Febbraio e in forma orale negli appelli di Giugno/Luglio/Settembre.
A1) Compito scritto sulla parte teorica negli appelli di Gennaio/Febbraio (max. 28 punti).
a) durata: 90 minuti circa;
b) 12-16 domande teoriche o esercizi numerici;
c) durante il compito non sarà consentito consultare materiale didattico;
d) Se possibile, il compito verrà svolto in presenza.
e) Nel caso in cui il compito venga svolto da remoto (online), il compito si svolgerà sotto la supervisione video del docente e dei suoi collaboratori.
A2) Esame orale sulla parte teorica negli appelli di Giugno/Luglio/settembre (max. 28 punti).
Durata: 60 min se l'esame è in presenza e 90 min se l'esame è svolto in forma telematica.
Struttura dell'esame orale: domande teoriche e piccoli esercizi sui principali argomenti del corso.
B) il breve progetto scritto (2-5 pagine, max 2 punti) consiste nella modellistica e nella simulazione in ambiente Matlab/Simulink di un sistema fisico.
Il titolo del progetto scritto va concordato con il docente. Il progetto, una volta terminato, va inviato per email al docente.
I corsi Matlab che lo studente può seguire in rete sono i seguenti: "Simulink Onramp (1 punto)", "Simscape Onramp" (1 punto) and "Control Design Onramp with Simulink" (1 punto).
Lo studente dovrà mandare per email al docente i certificati dei corsi seguiti quando chiede la registrazione in rete del voto finale del corso.
Il punteggio finale è dato dalla somma dei punteggi ottenuti nella parte teorica (max. 28 punti) e nel progetto/corsi Matlab (max 5 punti)
La lode verrà assegnata se il punteggio finale supera 31.5.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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