Docente/i: Giancarlo Ferrari Trecate  

Denominazione del corso: Automazione e controllo avanzati
Codice del corso: 502963
Corso di laurea: Ingegneria Informatica
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04
L'insegnamento è affine per:
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: http://sisdin.unipv.it/labsisdin/teaching/courses/ails/
files/ails.php

Obiettivi formativi specifici

Il corso si compune di due moduli: Automazione Industriale e Analisi e Controllo dei Sistemi non Lineari. L'obbiettivo del modulo di Automazione Industriale è illustrare le principali tecniche di pianificazione e gestione dei processi produttivi. In particolare, verranno discussi metodi e algoritmi per modellizzare e risolvere problemi decisionali complessi in ambito industriale. L'obbiettivo del modulo di Analisi e Controllo dei Sistemi non Lineari è di trattare le principali nozioni per l'analisi di sistemi dinamici non lineari utilizzando strumenti della teoria dei sistemi e del controllo. Gli strumenti teorici sviluppati saranno illustrati utilizzando numerosi esempi, e.g. di ingegneria meccanica, elettrica, chimica ed areonautica. Successivamente verranno sviluppate le principali tecniche per la progettazione di regolatori per sistemi nonlineari sulla base di specifiche assegnate.

Programma del corso

Modulo di Automazione Industriale

• AUTOMAZIONE DEI PROCESSI PRODUTTIVI. Descrizione dei processi produttivi. Sistemi di produzione flessibili. Management science. Ruolo dei metodi di ottimizzazione nella risoluzione di problemi decisionali complessi.
• METODI DI PROGRAMMAZIONE MATEMATICA PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI GESTIONALI. Modellizzazione dei processi decisionali. Variabili decisionali, funzione obiettivo e vincoli. Cenni di programmazione convessa. Problemi decisionali classici (e.g. problema del mix produttivo, di miscelazione, di allocazione delle risorse, di trasporto, di selezione del portafoglio).
• PROGRAMMAZIONE LINEARE. Geometria della programmazione lineare. Il teorema fondmentale della programmazione lineare. Il metodo del simplesso: fase 1 e fase 2. Forma tableau del metodo del simplesso. Analisi di sensitività delle soluzioni ottime.
• TEORIA DELLA DUALITA`. Problemi duali nella programmazione matematica. Dualità debole e forte. Qualificazione dei vincoli per problemi di ottimizzazione convessa. Condizioni di ottimalità e condizioni KKT. Dualità nella programmazione lineare: relazioni tra le soluzioni primali e duali.
• METODI DI OTTIMIZZAZIONE SU RETI PER PROBLEMI GESTIONALI. Nozioni di base di teoria dei grafi e di teoria della complessità computazionale. Progetto di reti di trasporto: l'algoritmo di Kruskal. Problemi di cammino minimo. Algoritmi di Dijkstra e Floyd-Warshall. Problemi di flusso: l'algoritmo di Ford-Fulkerson. Metodi per la gestione di progetti: rappresentazione AOA, metodo dei cammini critici e analisi PERT. Programmazione dinamica: principio di Bellman, cost-to-go e iterazioni di Bellman. Applicazioni della programmazione dinamica al controllo ottimo di automi a stati finiti e a problemi di cammino minimo.

Modulo di Analisi e Controllo dei Sistemi non Lineari

• INTRODUZIONE AI FENOMENI NON LINEARI. Equilibri multipli, cicli limite, dinamiche complesse e caos. Esistenza ed unicità delle traiettorie di stato.
• ANALISI DEI SISTEMI DEL SECONDO ORDINE. Il piano delle fasi: classificazione degli equilibri. Cicli limite e il teorema di Poincaré-Bendixon.
• TEORIA DELLA STABILITA`. Funzioni di Lyapunov: risultati di stabilità e di instabilità. Analisi di stabilità globale. I teoremi di LaSalle. Stabilità per sistemi tempo-varianti.
• TECNICHE DI CONTROLLO NON LINEARE. Metodi basati su funzioni di Lyapunov. Backstepping.

Prerequisiti

E’ richiesta la conoscenza dei concetti di base di informatica, teoria dei sistemi e controlli automatici.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 58
Esercitazioni (ore/anno in aula): 14
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

C. Vercellis. Modelli e Decisioni: Strumenti e Metodi per le Decisioni Aziendali. Esculapio, 1997. (AI).

M. Fischetti. Lezioni di ricerca operativa, 2 edizione. Edizioni Libreria Progetto, Padova, 1999. (AI).

J.-J. E. Slotine e W. Li. Applied nonlinear control. Prentice-Hall, 1991. (NL).

H.K. Khalil. Nonlinear systems - third edition. Prentice-Hall, 2002. (NL).

S. Sastry. Nonlinear systems - Analysis, Stability and Control. Springer-Verlag, 1999. (NL).

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta a libri chiusi in cui vengono valutate sia la conoscenza dei fondamenti teorici, sia la capacità di risolvere semplici esercizi.