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
2017/2018



ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
Obiettivi
CONOSCENZA E COMPRENSIONE
IL CORSO MIRA A FORNIRE AGLI STUDENTI I FONDAMENTI, LE METODOLOGIE ED ALCUNI STRUMENTI SOFTWARE PER AFFERMARE LA STABILITÀ DEI SISTEMI LINEARI NEL CONTROLLO AUTOMATICO DI PROCESSO IN RETROAZIONE, ALTRE CONOSCENZE GENERALI SUL CONTROLLO AUTOMATICO DEI PROCESSI INDUSTRIALI, GLI STRUMENTI DI CLASSIFICAZIONE E SVILUPPO DEI MODELLI MATEMATICI, LE CONOSCENZE DI BASE PER LA COMPRENSIONE DELLA DINAMICA E DELLA STABILITÀ DEI SISTEMI NON LINEARI CHE FREQUENTEMENTE RAPPRESENTANO CASI E PROBLEMI DELL’INGEGNERIA DI PROCESSO.
GLI STUDENTI ACQUISISCONO:
COMPRENSIONE DELLA TERMINOLOGIA UTILIZZATA NELLA TEORIA E NELLA TECNOLOGIA DEL MODERNO CONTROLLO AUTOMATICO DEI PROCESSI INDUSTRIALI, NON SOLO QUELLO IN RETROAZIONE (FEEDBACK).
CONOSCENZA DELLE CLASSIFICAZIONI POSSIBILI PER I MODELLI MATEMATICI IN GENERALE E PER I SISTEMI DINAMICI.
DEFINIZIONE DELLA STABILITÀ PER I SISTEMI DINAMICI CON RAPPRESENTAZIONE SIA INGRESSO-USCITA SIA NELLO SPAZIO DI STATO, SIA LINEARI CHE NON LINEARI.
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 E CONOSCENZA DI TECNICHE E STRUMENTI MATEMATICI PER LA LORO RAPPRESENTAZIONE ASTRATTA.

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 DEL RELATIVO MODELLO MATEMATICO.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE – PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA
COSTRUIRE I DIAGRAMMI DEL ROOT LOCUS, DI BODE E DI NYQUIST CON L’IMPIEGO DI SOFTWARE, E PRECISAMENTE IL CONTROL TOOLBOX DI MATLAB®.
VERIFICARE E DISCUTERE LA STABILITÀ BIBO DI UN SISTEMA DINAMICO LINEARE CONTROLLATO IN RETROAZIONE, ANCHE IN FUNZIONE DEI PARAMETRI DEL CONTROLLORE PID.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO – PRATICA INGEGNERISTICA
DISCRIMINARE TRA SISTEMI DINAMICI LINEARI STABILI, MARGINALMENTE STABILI ED INSTABILI.
SAPER RICONOSCERE I PIÙ COMUNI SISTEMI DINAMICI LINEARI FONTE DI INSTABILITÀ BIBO AD ANELLO CHIUSO E PRENDERE LE RELATIVE CONTROMISURE.
ESSERE PREPARATO ALLE DIFFERENZE DI COMPORTAMENTO, CONCETTUALI E PRATICHE, IN CONDIZIONI DI REGIME O DINAMICHE, TRA SISTEMI LINEARI E NON LINEARI.

CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI APPRENDERE
COMPRENDERE LA TERMINOLOGIA UTILIZZATA IN LINGUA INGLESE NELLO SVILUPPO E NELLE APPLICAZIONI DEI MODELLI MATEMATICI.
SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DI STUDIO DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.

CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI INDAGINE
PER UN PROBLEMA DI CONTROLLO FEEDBACK LINEARE:
SAPER VALUTARE CARATTERISTICHE E VANTAGGI TRA LE AZIONI CHE UN CONTROLLORE PID ESPLICA IN RELAZIONE ALLA STABILITÀ BIBO
SAPER AFFRONTARE, CON L’AIUTO DI SUPPORTI INFORMATICI, LA SOLUZIONE DI UN PROBLEMA E RAPPRESENTARLA IN UN TEMPO DI ESPOSIZIONE LIMITATO.
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®. H LEZ. 0, H ESERC. 0, H LAB. 4
ROOT LOCUS: STUDIO DELLA STABILITÀ BIBO CON LA TECNICA DEL ROOT LOCUS DIRETTO ED INVERSO. H LEZ. 6, H ESERC. 0, H LAB. 4
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. H LEZ. 7, H ESERC. 0, H LAB. 5
CENNI SU ALTRI PROBLEMI, STRATEGIE O ARCHITETTURE DI CONTROLLO: AUTOTUNING, SELFTUNING.
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). H LEZ. 6, H ESERC. 0, H LAB. 2
MODELLISTICA E SIMULAZIONE: CLASSIFICAZIONI DEI MODELLI IN GENERALE E DI QUELLI MATEMATICI IN PARTICOLARE. CENNI AI MODELLI BASATI SUL “BILANCIO DI POPOLAZIONE”. CENNI ALLA SERIE TEMPORALI. H LEZ. 11, H ESERC. 3, H LAB. 2.
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. H LEZ. 6, H ESERC. 0, H LAB. 4.
Metodi Didattici
IL CORSO È TENUTO IN INGLESE.
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE SVOLTE DAL DOCENTE CON AMPIO IMPIEGO DI SLIDES ED ANIMAZIONI COMPUTERIZZATE, 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 INFORMATICA A PC COLLEGATI IN RETE E DOTATI DELLA LICENZA DI MATLAB®¸ CON IL SUO CONTROL TOOLBOX ED IL CODICE SISOTOOL®.
TUTTE LE PRESENTAZIONI DEL CORSO, ALTRE NOTE E TESTI DI PRECEDENTI ESAMI SCRITTI SONO RESE DISPONIBILI DAL DOCENTE.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVIENE MEDIANTE DUE PROVE, CHE LO STUDENTE PUÒ CHIEDERE DI SVOLGERE ANCHE DISTANTI NEL TEMPO:
1) UNA PROVA PRATICA SULLA STABILITÀ BIBO DI SISTEMI DINAMICI LINEARI CONTROLLATI IN RETROAZIONE. LA PROVA PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI UN ELABORATO DIRETTAMENTE SU PC, IN MS WORD® E CON I RISULTATI OTTENUTI DA MATLAB® ED IL CONTROL TOOLBOX, TENENDO TUTTO IL MATERIALE DIDATTICO DEL CORSO A DISPOSIZIONE; 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.
2) UN SUCCESSIVO COLLOQUIO ORALE CHE VERTE SU CONTROLLO AVANZATO, MODELLISTICA MATEMATICA E SISTEMI DINAMICI NON LINEARI E DURANTE IL QUALE CI SI ASPETTA LO STUDENTE SAPPIA DIMOSTRARE LA CONOSCENZA COMPARATA, LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATA E LA AUTONOMIA CRITICA DI GIUDIZIO DESCRITTE NEI PARAGRAFI PRECEDENTI.
AI FINI DELLA LODE, SI TERRÀ CONTO DELLA QUANTITÀ (RISPOSTA ESAURIENTE E CORRETTA ANCHE NUMERICAMENTE A CIRCA IL 90% DEI QUESITI) MA ANCHE DELLA QUALITÀ (LINGUAGGIO SCIENTIFICO APPROPRIATO E PADRONANZA DELLA MATERIA) DELL’ESPOSIZIONE SIA SCRITTA SIA ORALE.
Testi
MAGNANI G., P. FERRETTI E P.ROCCO, “TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO”, 2° ED., ISBN 88 386 6321-1, MCGRAW-HILL LIBRI ITALIA
STEPHANOPOULOS G., “CHEMICAL PROCESS CONTROL: AN INTRODUCTION TO THEORY AND PRACTICE”, PRENTICE HALL, ISBN 0131286293, 1983
CHAU P. C., “PROCESS CONTROL - A FIRST COURSE WITH MATLAB®”, ISBN-13: 9780521002554, ISBN-10: 0521002559, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2002
PALAZOGLU A. AND ROMAGNOLI J.A., "INTRODUCTION TO PROCESS CONTROL (CHEMICAL INDUSTRIES)", ISBN: 0849334969, CRC PRESS, 2005
Altre Informazioni
SITO WEB DI RIFERIMENTO PER LO STUDIO PERSONALE E GLI ESAMI:
HTTP://COMET.ENG.UNIPR.IT/~MICCIO
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-05-14]