SISTEMI MECCATRONICI 2

Modulo Generico
Codice dell'attività formativa: 
39162-2

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2018/2019
Insegnamento (nome in italiano): 
SISTEMI MECCATRONICI 2
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE (ING-IND/13)
Anno di corso: 
2
Anno accademico di offerta: 
2019/2020
Crediti: 
6
Responsabile della didattica: 
Mutuazioni

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Annualità Singola
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
48
Ore di studio individuale: 
90
Ambito: 
Ingegneria meccanica
Materiali didattici: 
Prerequisiti

Elementi di meccanica, Elettronica di potenza (meccanica degli azionamenti), sistemi vibranti (vibrazioni meccaniche), elementi di informatica, elementi di controllo automatico

Obiettivi formativi

Fornire principi e metodi per la progettazione di sistemi meccanici in base a modelli di simulazione della parte di azionamento, della parte meccanica e della parte di controllo.
Alcune delle metodologie presentate in questi saranno validate nella parte del corso dedicata al laboratorio

Contenuti dell'insegnamento

controllo dei sistemi meccanici
introduzione al corso e al controllo dei sistemi meccanici
concetti di controllo per sistemi lineari e non lineari
criteri di linearizzazione delle equazioni di moto
equazioni in forma canonica per sistemi meccanici ad 1 e più gradi di libertà
controllo di sistemi meccanici con la tecnica di posizionamento dei poli
gain scheduling
controllo modale
cenni al controllo ottimo e agli osservatori di stato
cenni al controllo di veicoli
sistemi non lineari a più gradi di libertà
dinamica di sistemi a più gradi di libertà nello spazio
controllo centralizzato
controllo in forza ed in posizione
interfacce aptiche

attuatori piezoelettrici
panoramica degli azionamenti piezoelettrici
tipologie e caratteristiche funzionali
equazioni costitutive delle ceramiche piezoelettriche
modelli numerici per attuatori piezoelettrici
curve caratteristiche statiche
influenza delle masse e delle forze esterne sul comportamento dinamico e statico degli attuatori
sistemi di visione
introduzione agli algoritmi di elaborazione delle immagini
formati di dato per le immagini
introduzione alle tipologie di CCD e di hw di telecamere industriali, illuminatori e sistemi di acquisizione delle immagini
principali tipi di elaborazione dell'immagine utilizzati in campo industriale
accenni alle telecamere 3D

attività di laboratorio
sviluppo del modello si simulazione di un sistema sperimentale
definizione delle strategie di controllo e di coordinamento
sviluppo del software di controllo
validazione sperimentale delle procedure adottate

Testi di riferimento

Dispense del docente disponibili sulla pagina web del corso
Micromechatronics - Kenji Uchino, Jayne R. G. - Marcel Dekker - ISBN 0-8247-4109-9
Vibration with control - Daniel J. Inman - Wiley - ISBN 13 978-0-470-01051-8
Controllo dei sistemi meccanici - G. Diana, F. Resta - Polipress - ISBN 978-88-7398-024-4
Ultrasonic Motors - Chunsheng Zhao - Springer - ISBN 978-3-642-15304-4
Modellistica e controllo dei servomeccanismi di posizione con motori a magneti permanenti - Gianni FERRETTI, GianAntonio MAGNANI - ISBN 88-371-1146-0

Metodi didattici

I 6 crediti di questo modulo sono dedicati a lezioni frontali ed esercitazioni con il calcolatore per la messa a punto di sistemi di simulazione.
Per la parte di laboratorio gli allievi saranno coadiuvati per lo sviluppo delle parti sperimentali

Modalità verifica profitto e valutazione

esame orale

Prerequisites

Base knowledge of mechanical systems, base knowledge of power electronics for electric drives, vibrating systems or mechanical vibrations, base knowledge of informatics, base knowledge of control theory

Educational goals

The course provides principles and methods for the design of mechatronic systems. The design procedure is based on numerical simulation models of the actuating part, of the mechanical part, and the control part.
Some of the presented design methodologies in this module can be validated on the laboratory part

Course content

Control of mechanical systems
course introduction, introduction to the control the mechanical systems
concept of control for linear and non-linear systems
criterions for the linearization of the motion equation of mechanical systems
equation of motion canonical form for mechanical systems with one or more degrees of freedom
control of mechanical systems by means of the poles positioning in the complex plane
gain scheduling
modal control
introduction to optimal control and to state observer
introduction to vehicle control
non-linear systems with more than one degree of freedom
dynamic of mechanical systems with more degrees of freedom
centralized control
force and position control
haptic interfaces

piezoelectric actuators
introduction to the piezoelectric actuators
typology and functional characteristics
constitutive equations of the piezoelectric ceramics
numerical model of piezoelectric actuators
static characteristic curves

vision systems
introduction to the image elaboration algorithms
data structure for images
introduction to CCD and to industrial components for vision systems
image elaboration algorithms used in industrial applications
laboratory activities
develop of the simulation model of a experimental test bench
definition of the control strategies
develop of the control software
experimental validation of the used design procedure

Textbooks and reading lists

Lecture notes available on the course website

Micromechatronics - Kenji Uchino, Jayne R. G. - Marcel Dekker - ISBN 0-8247-4109-9
Vibration with control - Daniel J. Inman - Wiley - ISBN 13 978-0-470-01051-8
Controllo dei sistemi meccanici - G. Diana, F. Resta - Polipress - ISBN 978-88-7398-024-4
Ultrasonic Motors - Chunsheng Zhao - Springer - ISBN 978-3-642-15304-4
Modellistica e controllo dei servomeccanismi di posizione con motori a magneti permanenti - Gianni FERRETTI, GianAntonio MAGNANI - ISBN 88-371-1146-0

Teaching methods

Ex cathedra teaching, simulations of systems by mans of computer
For the laboratory part the students are assisted for the develop of the experimental part

Assessment and Evaluation

oral exam