Beghelli - Automatica di Progetto Leonardo

Questo volumetto raccoglie alcuni degli esercizi proposti agli Studenti del Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica dell’Università di Ferrara e agli Studenti del Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale dell’Università di Bologna in occasione delle prove scritte relative all’esame di Controlli Automatici. Per entrambi i Corsi di Laurea tale disciplina è inserita, al terzo anno, in piani di studio che non prevedono a monte un corso di Teoria dei Sistemi. In tali condizioni si ritiene opportuno finalizzare l’insegnamento di Controlli Automatici alla presentazione delle problematiche di base dell’automazione e degli strumenti matematici utilizzati per risolverle, rimandando ai corsi di indirizzo proposti negli anni successivi tanto le tecniche di intervento in retroazione più sofisticate quanto gli aspetti tecnologici legati alla realizzazione dei dispositivi di controllo. Il programma del corso cui si fa riferimento prevede una prima parte sistemistica relativa allo studio dei sistemi dinamici descritti da modelli nello spazio degli stati, con l’analisi delle proprietà di raggiungibilità e controllabilità, osservabilità e ricostruibilità e di stabilità interna ed esterna. Sono proposti, inoltre, alcuni aspetti progettuali relativi all’assegnamento di autovalori ed alla realizzazione di osservatori asintotici dello stato. La seconda parte del programma è quella tradizionale (analisi armonica, risposte canoniche, stabilità dei sistemi in retroazione, errori a regime, progettazione di dispositivi per la correzione della risposta) nella quale lo studio dei sistemi di controllo è svolto con l’ausilio delle trasformate di Laplace o, come è ormai abitudine dire, con modelli matematici definiti nel dominio delle frequenze. Scorrendo l’indice di questa raccolta è facile verificare che gli esercizi proposti sono suddivisi secondo la stessa impostazione e coprono tutte le tematiche previste dal programma del corso. La soluzione degli esercizi non richiede l’uso di strumenti di calcolo particolari: sono sufficienti carta, penna, non più di una decina di minuti di tempo per ogni domanda ed idee ben chiare sul tipo di algoritmo da utilizzare.      Molti dei grafici proposti sono stati ottenuti con l’ausilio del software per la progettazione assistita dei sistemi di controllo Transfer Function Interpreter (TFI) [1], nell’ ambiente Matlab della Mathworks Inc., ormai diventato uno standard per questo tipo di problemi.   Tuttavia, le soluzioni degli esercizi non fanno riferimento ad alcun codice di calcolo. Prima di imparare ad utilizzare uno strumento CAD per risolvere un problema controllistico è indispensabile acquisire una certa familiarità sulle elaborazioni richieste dal procedimento di soluzione e gli esercizi proposti in questa raccolta mirano proprio al raggiungimento di tale obiettivo. Nonostante il manoscritto sia stato preparato ed analizzato con molta cura, saranno inevitabilmente sfuggiti alla correzione errori, anomalie ed imprecisioni. L’Autore ne è l’unico responsabile e ringrazia fin da ora chi, gentilmente, vorrà darne segnalazione.