MODELING AND CONTROL FOR PROCESS INDUSTRIES - MODELLISTICA MATEMATICA E CONTROLLO PER L'INDUSTRIA DI PROCESSO

Ingegneria Alimentare - Food Engineering MODELING AND CONTROL FOR PROCESS INDUSTRIES - MODELLISTICA MATEMATICA E CONTROLLO PER L'INDUSTRIA DI PROCESSO

0622800028
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA ALIMENTARE
2016/2017



ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
Obiettivi
CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
CLASSIFICAZIONE DEI MODELLI MATEMATICI: A PARAMETRI CONCENTRATI E DISTRIBUITI, STAZIONARI E DINAMICI; LINEARI E NON; BASATI SU EQUAZIONI ODE O PDE; A TEMPO CONTINUO O DISCRETO. MODELLI A PRINCIPI PRIMI. MODELLI BASATI SUI FENOMENI DI TRASPORTO. SISTEMI SISO E MIMO; MODELLI ORIENTATI INGRESSO-USCITA E MODELLI CON RAPPRESENTAZIONE NELLO SPAZIO DI STATO. MAPPA LOGISTICA. SERIE TEMPORALI. MODELLI EMPIRICI E STATISTICI. MODELLI BASATI SUI BILANCI DI POPOLAZIONE. SOLUZIONE NUMERICA DI PDE PARABOLICHE. FONDAMENTI DEI PROBLEMI DI OTTIMIZZAZIONE VINCOLATA E NON VINCOLATA, LINEARE E NON LINEARE. DEFINIZIONE DELLA STABILITÀ PER SISTEMI CON RAPPRESENTAZIONE INGRESSO-USCITA, NELLO SPAZIO DI STATO, SIA LINEARI CHE NON LINEARI.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE – ANALISI INGEGNERISTICA:
SAPER CLASSIFICARE I MODELLI MATEMATICI. COMPRENSIONE DEL SIGNIFICATO E DELLE IMPLICAZIONI CHE LA RAPPRESENTAZIONE ADOTTATA NEI SISTEMI DINAMICI PER IL TEMPO, CONTINUO O DISCRETO, COMPORTA. CAPACITÀ DI DISTINGUERE IL LIVELLO DI COMPLESSITÀ OPPORTUNO PER LA DESCRIZIONE SISTEMISTICA DEGLI IMPIANTI DELL’INDUSTRIA DI PROCESSO PER LA DEFINIZIONE E LA RISOLUZIONE DELL’OPPORTUNO MODELLO MATEMATICO.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE – PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA:
SCELTA E PROGETTAZIONE (INDIVIDUAZIONE DEI PARAMETRI) DI UN SISTEMA DI CONTROLLO. MODELLAZIONE DELLA DINAMICA DI UN SISTEMA IN TRANSITORIO.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO – CAPACITÀ DI INDAGINE:
DISCRIMINARE TRA SISTEMI DINAMICI LINEARI STABILI, MARGINALMENTE STABILI E SEMPRE INSTABILI. DISTINGUERE LE DIFFERENZE DI COMPORTAMENTO, CONCETTUALI E PRATICHE, IN CONDIZIONI DI REGIME O DINAMICHE, TRA SISTEMI LINEARI E NON LINEARI.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO – PRATICA INGEGNERISTICA:
IMPOSTARE IL GUADAGNO DI UN CONTROLLORE PID COME REGOLATORE SINGOLO IN RELAZIONE ALLA STABILITÀ. SAPER RICONOSCERE I PIÙ COMUNI SISTEMI DINAMICI LINEARI FONTE DI INSTABILITÀ BIBO AD ANELLO CHIUSO E PRENDERE LE RELATIVE CONTROMISURE. VERIFICARE E DISCUTERE LA STABILITÀ BIBO DI UN SISTEMA DINAMICO LINEARE CONTROLLATO IN RETROAZIONE CON L’IMPIEGO DI SOFTWARE.

CAPACITÀ TRASVERSALI - ABILITÀ COMUNICATIVE:
SAPER PREPARARE E GESTIRE UNA SESSIONE INTERATTIVA SU PC CON L’IMPIEGO DI SOFTWARE, DOTATO DI INTERFACCIA SIA ALFANUMERICA SIA GRAFICA. SAPER SVOLGERE UNA PROVA PRATICA SU PC IN CUI RIPORTARE LA DISCUSSIONE DI UN PROBLEMA.

CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI APPRENDERE:
SAPER 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 LE CONOSCENZE MATEMATICHE DI BASE, IN PARTICOLARE PER LE EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE ED A DERIVATE PARZIALI, LA PADRONANZA SUI BILANCI DI MATERIA E DI ENERGIA IN CONDIZIONI NON STAZIONARIE ED I FONDAMENTI SUI FENOMENI DI TRASPORTO.
Contenuti
INTRODUZIONE AL SOFTWARE SPECIFICO:
NOTE PRELIMINARI SU MATLAB®¸ CON IL SUO CONTROL TOOLBOX ED IL CODICE SISOTOOL®.

ROOT LOCUS:
STUDIO DELLA STABILITÀ BIBO CON LA TECNICA DEL ROOT LOCUS DIRETTO ED INVERSO.

RISPOSTA IN FREQUENZA:
AR E FASE; DIAGRAMMI DI BODE. STUDIO DELLA STABILITÀ BIBO MEDIANTE LA RISPOSTA IN FREQUENZA; CRITERIO DI STABILITÀ DI BODE; MARGINE DI GUADAGNO E DI FASE. DIAGRAMMI DI NYQUIST; CRITERIO DI STABILITÀ DI NYQUIST.
CENNI SULLA TECNOLOGIA DEI SISTEMI DI CONTROLLO
TECNOLOGIA DEI CONTROLLORI PID, AUTOTUNING, SELFTUNING.

CENNI SU ALTRI PROBLEMI, STRATEGIE O ARCHITETTURE DI CONTROLLO:
WIND-UP DELL’INTEGRATORE. SISTEMI A RISPOSTA INVERSA. PREDITTORE DI SMITH. POSITIVE FEEDBACK. CONTROLLO FEEDFORWARD, IN CASCATA, DI RAPPORTO, ADATTATIVO, MULTI VARIABILE, INFERENZIALE. CENNI SUL CONTROLLO PREDITTIVO BASATO SUL MODELLO (MPC).

MODELLISTICA E SIMULAZIONE:
CLASSIFICAZIONI DEI MODELLI IN GENERALE E DI QUELLI MATEMATICI IN PARTICOLARE. CENNI AI MODELLI BASATI SUI BILANCI DI POPOLAZIONE. CENNI ALLA SERIE TEMPORALI.

INTRODUZIONE ALL’ANALISI DINAMICA DI SISTEMI NON LINEARI:
RAPPRESENTAZIONE DEI SISTEMI DINAMICI NELLO SPAZIO DEGLI STATI. SISTEMI AUTONOMI. CSTR DIABATICO. REGIMI ASINTOTICI STAZIONARI E DINAMICI. CONCETTI DI STABILITÀ E STABILITÀ ASINTOTICA SECONDO LYAPUNOV. STUDIO DELLA STABILITÀ DEI SISTEMI DINAMICI LINEARI AUTONOMI DEL 1° E 2° ORDINE. MAPPA LOGISTICA. CENNI SUL CAOS DETERMINISTICO. CENNI AL CONCETTO DI BIFORCAZIONE.
Metodi Didattici
IL CORSO È TENUTO IN INGLESE.
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE, ESERCITAZIONI IN AULA SVOLTE DAL DOCENTE SULLA LAVAGNA ED ESERCITAZIONI IN LABORATORIO INFORMATICO SVOLTE DAL DOCENTE IN MANIERA INTERATTIVA CON GLI STUDENTI, TRAMITE L’IMPIEGO DI OPPORTUNO SOFTWARE DIDATTICO. AD OGNI STUDENTE È ASSEGNATO UNO USER NAME ED UNA PASSWORD, E QUINDI CONSENTITO L’ACCESSO IN AULA DIDATTICA A PC DOTATI DELLA LICENZA DI MATLAB®¸ CON IL SUO CONTROL TOOLBOX ED IL CODICE SISOTOOL®.

Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE:
1) UNA PROVA PRATICA SULLA STABILITÀ BIBO DI SISTEMI DINAMICI LINEARI CONTROLLATI IN RETROAZIONE. LA PROVA PRESENTA UN PROBLEMA DESCRITTO IN LINGUA INGLESE, RICHIEDE LO SVOLGIMENTO DI UN ELABORATO DIRETTAMENTE SU PC, IN MS WORD® E CON I RISULTATI OTTENUTI DA MATLAB® ED IL CONTROL TOOLBOX, E PREVEDE CHE LO STUDENTE POSSA TENERE TUTTO IL MATERIALE DIDATTICO DEL CORSO A SUA DISPOSIZIONE;
SEGUITA DA
2) UN COLLOQUIO ORALE VERTENTE SULLA MODELLISTICA E SUI SISTEMI DINAMICI.

LA PROVA PRATICA SI INTENDE SUPERATA CON IL MINIMO PUNTEGGIO (18/30) SE LO STUDENTE HA UTILIZZATO ALMENO UNO DEI METODI SULLA STABILITÀ BIBO DI SISTEMI DINAMICI LINEARI CONTROLLATI IN RETROAZIONE E CONTEMPORANEAMENTE HA FORNITO RISPOSTE VALIDE AL 60% DEI QUESITI.
Testi
MAGNANI G., P. FERRETTI E P.ROCCO, “TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO”, 2° ED., ISBN 88 386 6321-1, MCGRAW-HILL LIBRI ITALIA
CHAU P. C., “PROCESS CONTROL - A FIRST COURSE WITH MATLAB®”, ISBN-13: 9780521002554, ISBN-10: 0521002559, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2002
STEPHANOPOULOS G., “CHEMICAL PROCESS CONTROL: AN INTRODUCTION TO THEORY AND PRACTICE”, PRENTICE HALL, ISBN 0131286293, 1983
PALAZOGLU A. AND ROMAGNOLI J.A., "INTRODUCTION TO PROCESS CONTROL (CHEMICAL INDUSTRIES)", ISBN: 0849334969, CRC PRESS, 2005
HIMMELBLAU D.M. AND BISCHOFF K.B., “PROCESS ANALYSIS AND SIMULATION”, JOHN WILEY & SONS INC., 1967
Altre Informazioni
TUTTE LE PRESENTAZIONI DEL CORSO, ALTRE NOTE E TESTI DI PRECEDENTI ESAMI SCRITTI SONO RESE DISPONIBILI DAL DOCENTE.
IL SITO WEB DI RIFERIMENTO PER LO STUDIO PERSONALE E GLI ESAMI È:
HTTP://COMET.ENG.UNIPR.IT/~MICCIO
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