SMART HOUSE E SMART GRID

Ingegneria Elettronica SMART HOUSE E SMART GRID

0622400040
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA ELETTRONICA
2016/2017

ANNO CORSO
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
Obiettivi
Il corso mira all’acquisizione di competenze sui modelli e metodi avanzati orientati al controllo di tipo innovativo dei sistemi elettrici per l’energia (see) e, più in generale, di sistemi complessi, basati su metodologie non tradizionali, come quelle adattative, fuzzy, neuronali ed evolutive.
Il corso si pone, inoltre, l’obiettivo di sviluppare competenze per la gestione intelligente dell’energia in ambito civile e industriale e di fornire gli strumenti per la progettazione di sistemi di monitoraggio e controllo dell’energia e per il power & l’energy management, approfondendo sia gli aspetti tecnologici (tecnologie telematiche, logiche programmabili), sia modellistici, connessi alla ottimizzazione multiobiettivo.
Sono acquisite competenze nell’utilizzo di alcuni strumenti utili al calcolo dei flussi di potenza sulle reti di distribuzione dell’energia e per l’ottimizzazione dei flussi di potenza su reti elettriche in presenza di generazione da fonte rinnovabile.
Infine, sono approfonditi gli aspetti connessi alla gestione della domanda di energia (dms – demand side management) e dr (demand response) e dei servizi di rete per il bilanciamento della potenza e il controllo della tensione su reti elettriche di nuova generazione.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
ocomprensione delle metodologie tradizionali per la progettazione di sistemi per l’automazione sia riferita a processi industriali sia ai sistemi elettrici. capacità di sintesi di sistemi di controllo avanzati basati su tecniche e metodologie soft-computing.
oCAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI PROBLEMI LEGATI ALLA GESTIONE DEI FLUSSI DI potenza sulle reti elettriche di distribuzione e all’effetto dell’applicazione di tecniche di ottimizzazione. conoscenza dei problemi di power e energy management in ambito civile e industriale e delle problematiche legate alla progettazione e realizzazione di sistemi domotici.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE:
osaper gestire impianti di automazione in ambito industriale e civile. progettare sistemi per l’automazione sia riferita a processi industriali sia ai sistemi elettrici. utilizzare tools software di supporto allo sviluppo di sistemi di supervisione e controllo di impianti. individuare soluzioni tecnologiche in grado di supportare servizi avanzati di power management in applicazioni industriali e civili. conoscere le tecnologie e i sistemi elettronici programmabili per la gestione di impianti e sistemi distribuiti. saper progettare sistemi domotici basati sull’implementazione su piattaforme telematiche (ict) di metodologie soft-computing e di intelligenza artificiale.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
osaper individuare i dispositivi, i metodi e i tools software di supporto più appropriati per la gestione e la realizzazione di impianti di automazione in ambito industriale e civile.
osaper individuare soluzioni per l’ottimizzazione dei consumi in ambito civile ed industriale.
osaper valutare differenti soluzioni algoritmiche e tecnologiche per l’automazione di sistemi complessi.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
osaper lavorare in gruppo ed esporre oralmente un argomento legato all’automazione industriale e alla realizzazione di sistemi di automazione basati su logiche programmabili e architetture distribuite.
osaper presentare, argomentandole, le scelte basate su metodologie sia tradizionali che innovative per progettare e implementare soluzioni a problemi di ottimizzazione in ambito civile e industriale.
CAPACITÀ DI APPRENDERE:
osaper applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, ed approfondire gli argomenti trattati usando materiali diversi da quelli proposti.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE DI BASE SUI SISTEMI ELETTRONICI DI POTENZA E SUI CONTROLLI.
Contenuti
INTRODUZIONE AL CORSO (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/-/-)
GENERALITÀ SUI SISTEMI ELETTRICI PER L’ENERGIA. RICHIAMI SU SISTEMI E APPARATI PER IL CONTROLLO DECENTRALIZZATO DEI SISTEMI ELETTRICI. RICHIAMI SUL SISTEMA ELETTRICO NAZIONALE. GLI ATTORI DEL MERCATO ELETTRICO. IL RUOLO DELL’AUTOMAZIONE E DELLE TECNOLOGIE IC NELLA GESTIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA.
AUTOMAZIONE DEI SISTEMI PER LA PRODUZIONE TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 5/3/-)
PRODUZIONE, TRASMISSIONE E DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA. CENNI SUI SISTEMI DI PRODUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA. RICHIAMI SULLA RAPPRESENTAZIONE DELLE RETI ELETTRICHE E DEI CARICHI STATICI E DINAMICI. MODELLO MATEMATICO DI UN SISTEMA INTERCONNESSO. MODELLO IN REGIME PERMANENTE. ESEMPI APPLICATIVI A CASI STUDIO. AUTOMAZIONE DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA. OTTIMIZZAZIONE DEI FLUSSI DI POTENZA SULLE RETI ELETTRICHE.
TECNICHE INNOVATIVE PER L’AUTOMAZIONE (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 20/2/4)
SISTEMI FUZZY. SINTESI DI UN CONTROLLORE FUZZY. APPLICAZIONI INDUSTRIALI DELLA LOGICA FUZZY. LA LOGICA FUZZY PER L’AUTOMAZIONE IL CONTROLLO E LA SUPERVISIONE DEI SISTEMI ELETTRICI. SINTESI E IMPLEMENTAZIONE DI REGOLATORI FUZZY PER PLC. TUNING E DEBUGGING AVANZATO DI REGOLATORI FUZZY PER L’AUTOMAZIONE. APPLICAZIONI AVANZATE AL CONTROLLO DEI PROCESSI INDUSTRIALI. ATTIVITÀ ESERCITATIVA RELATIVA ALLA SINTESI DI UN CASO STUDIO.
SISTEMI DI CONTROLLO BASATI SU RETI NEURONALI. APPLICAZIONI DELLE RETI MLP AL CONTROLLO E ALLA GESTIONE DEI SISTEMI ELETTRICI. RETI RBF. RETI DI HOPFIELD A STATI DISCRETI E A STATI CONTINUI. RETI SOM. ESEMPI DI APPLICAZIONE DELLE RETI NEURALI NELLA GESTIONE E NEL CONTROLLO DEI SISTEMI ELETTRICI.
ALGORITMI GENETICI: PRINCIPI GENERALI. SINTESI DI CONTROLLORE BASATO SUGLI AG. ESEMPI DI APPLICAZIONE DEGLI AG NEI SISTEMI ELETTRICI PER L’ENERGIA. IL METODO PARTICLE SWARM PER PROBLEMI DI OTTIMIZZAZIONE.
TECNOLOGIE ELETTRONICHE PER IL MONITORAGGIO E CONTROLLO DI IMPIANTI INDUSTRIALI DISTRIBUITI (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/0/4)
TECNOLOGIE PROGRAMMABILI PER IL MONITORAGGIO E CONTROLLO DEI SISTEMI DISTRIBUITI. ARCHITETTURA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO. SISTEMI SCADA. PLC E MICROCONTROLLORI. METODI E LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONI PER LOGICHE PROGRAMMABILI FINALIZZATE AL MONITORAGGIO E AL CONTROLLO DI IMPIANTI CIVILI E INDUSTRIALI. RETI DI COMUNICAZIONE IN AMBIENTE INDUSTRIALE.
SMART HOUSE AND SMART BUILDING (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/-/4)
ASPETTI TECNOLOGICI E FUNZIONALI PER LA GESTIONE OTTIMA DEGLI IMPIANTI IN AMBITO CIVILE.
CENNI DI AFFIDABILITÀ E QUALITÀ NEI SISTEMI DI AUTOMAZIONE ED ELETTRICI (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/-/-)
GENERALITÀ SULLA AFFIDABILITÀ. RICHIAMI SULLA CARATTERIZZAZIONE IN TERMINI DI AFFIDABILITÀ DI UN IMPIANTO ELETTRICO E DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE: METODO PER IL CALCOLO DELL'AFFIDABILITÀ E DELLA DISPONIBILITÀ DEI SISTEMI COMPLESSI. PROGETTARE SISTEMI A ELEVATA SICUREZZA E A ELEVATA DISPONIBILITÀ. SICUREZZA FUNZIONALE DEI SISTEMI ELETTRICI, ELETTRONICI ED ELETTRONICI PROGRAMMABILI. LA NORMA IEC 61508 E I SISTEMI SIL (SAFETY INTEGRITY LEVEL). FUNZIONE DI SICUREZZA (SAFETY FUNCTION), SISTEMI STRUMENTALI DI SICUREZZA (SAFETY RELATED SYSTEM), SICUREZZA FUNZIONALE (FUNCTIONAL SAFETY). CENNI SULLE NORME PER LA SICUREZZA DI PROCESSO (IEC 61511), DELLE MACCHINE (IEC 62061) E NEL SETTORE FERROVIARIO (EN 50126, EN 50128, EN 50129).

TOTALE ORE: 60 (ORE LEZIONE FRONTALE: 43; ORE DI ESERCITAZIONE IN AULA: 5; ORE DI LABORATORIO: 12)
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE, ESERCITAZIONI PRATICHE DI LABORATORIO, ESERCITAZIONI IN AULA E VISITE TECNICHE. NELLE ESERCITAZIONI IN AULA GLI STUDENTI SVOLGONO ESPERIENZE SUGLI ARGOMENTI TRATTATI NELLE LEZIONI TEORICHE. NELLE ESERCITAZIONI IN LABORATORIO VENGONO ASSEGNATI AGLI STUDENTI, DIVISI PER GRUPPI DI LAVORO, DEGLI ESERCIZI PRATICI DA SVILUPPARE TRAMITE L’UTILIZZO DI ELABORATORE DI CALCOLO E SOFTWARE PER LA PROGRAMMAZIONE E LA SIMULAZIONE. LE ESERCITAZIONI SONO STRUMENTALI, OLTRE CHE ALL’ACQUISIZIONE DELLE CAPACITÀ DI PROGETTARE SISTEMI PER L’AUTOMAZIONE DEI SISTEMI ELETTRICI, ANCHE A SVILUPPARE E RAFFORZARE LE CAPACITÀ DI LAVORARE IN TEAM.
È PREVISTA NELLA SECONDA PARTE DEL CORSO L’ELABORAZIONE DI DUE PROGETTI PER GRUPPO: UNO DA PRESENTARE IN AULA DURANTE IL CORSO E UNO DA PRESENTARE IN FORMA DI RELAZIONE TECNICA DA DISCUTERE IN SEDE DI ESAME.
Verifica dell'apprendimento
LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO: LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI AL CORSO; LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI ANALISI E SINTESI DI SISTEMI PER IL CONTROLLO DI ENERGIA E IMPIANTI; L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE.
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE UN COLLOQUIO ORALE DURANTE IL QUALE SARÀ DISCUSSO E VALUTATO ANCHE L’ELABORATO PROGETTUALE PREDISPOSTO NELLA PARTE FINALE DEL CORSO.
IL COLLOQUIO ORALE VERTERÀ SU TUTTI GLI ARGOMENTI DEL CORSO E LA VALUTAZIONE TERRÀ CONTO DELLE CONOSCENZE DIMOSTRATE DALLO STUDENTE E DEL GRADO DEL LORO APPROFONDIMENTO, DELLA CAPACITÀ DI APPRENDERE DIMOSTRATA, DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE.
NELLA VALUTAZIONE FINALE, ESPRESSA IN TRENTESIMI, LA VALUTAZIONE DEL PROGETTO PESERÀ PER IL 35% MENTRE IL COLLOQUIO ORALE PER IL 65%. LA LODE POTRÀ ESSERE ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE DIMOSTRINO DI SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE CON AUTONOMIA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI NEL CORSO.
Testi
DIAPOSITIVE DELLE LEZIONI.
SILVIO CAMMARATA, SISTEMI A LOGICA FUZZY, ETAS.
SILVIO CAMMARATA, RETI NEURALI, ETAS.
D.E. GOLDBERG, GENETIC ALGORITHMS IN SEARCH: OPTIMIZATION AND MACHINE LEARNING, HARDCOVER.
SACCOMANNO, ELECTRIC POWER SYSTEM: ANALYSIS AND CONTROL, IEEE PRESS.
RARDIN, OPTIMIZATION IN OPERATION RESEARCH, PRENTICE HALL.
J. ARRILLAGA, C.P. ARNOLD, COMPUTER ANALYSIS IN POWER SYSTEMS, WILEY.
S.J. RUSSEL, P. NORVIG, INTELLIGENZA ARTIFICIALE: UN APPROCCIO MODERNO, PRENTICE HALL INTERNATIONAL - UTET.
W. MIELCZARSKI, FUZZY LOGIC TECHNIQUES IN POWER SYSTEMS, PHYSICA VERLAG.
CATALIOTTI, IMPIANTI ELETTRICI, PETRONIO.
Altre Informazioni
L’INSEGNAMENTO È EROGATO IN PRESENZA. LA LINGUA DI INSEGNAMENTO È L’ITALIANO; TUTTAVIA, PARTE DEL CORSO POTRÀ ESSERE EROGATO IN LINGUA INGLESE, QUALORA FOSSERO PRESENTI IN AULA STUDENTI ERASMUS. LE DIAPOSITIVE SONO IN INGLESE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-03-11]