Modulo 1: Fondamenti di Controlli Automatici (6 CFU)
I. INTRODUZIONE
• Sistemi dinamici. Il problema del controllo: formulazione ed esempi. Architetture dei sistemi di controllo (anello aperto, anello chiuso). Ruolo della retroazione.

II. SISTEMI DINAMICI
• Ruolo della dinamica del processo. Modelli di sistemi elementari.
• Trasformata di Laplace. Utilizzo della trasformata di Laplace per la soluzione di equazioni differenziali. Funzione di trasferimento: definizione, proprietà ed utilizzo. Poli, zeri e guadagno.
• Trasformazioni di equivalenza e trasformazioni di dualità.
• Analisi e criteri di stabilità dei sistemi dinamici lineari tempo-invarianti.
• Schemi a blocchi.
• Risposta in evoluzione libera ed in evoluzione forzata. Risposte canoniche.
• Risposta in frequenza: definizione, significato e legame con la funzione di trasferimento. Rappresentazione grafica della risposta in frequenza: diagrammi di Bode, diagrammi di Nyquist, diagrammi di Nichols. Filtri dinamici del I e del II ordine. Legami globali tempo-frequenza.

III. CONTROLLO DI STATO
• Raggiungibilità e controllabilità dei sistemi dinamici lineari tempo-invarianti.
• Controllo dei sistemi dinamici con retroazione dello stato. Progetto del controllore.
• Osservabilità e ricostruibilità dei sistemi dinamici lineari tempo-invarianti.
• Controllo dei sistemi dinamici con retroazione dello stato stimato. Progetto dell’osservatore asintotico e del controllore.

IV. CONTROLLO CON RETROAZIONE DELL’USCITA
• Formalizzazione di un problema di controllo semplice. Classificazione dei sistemi di controllo.
• Sistemi di controllo in retroazione: caratteristiche e proprietà.
• Stabilità: criterio di Nyquist e criterio di Bode.
• Prestazioni statiche: errore a regime. Prestazioni dinamiche: velocità di risposta, banda passante, grado di stabilità.
• Margini di Stabilità. Legami ciclo aperto-ciclo chiuso.
• Progetto del controllore: specifiche. Progetto statico e dinamico. Compensazioni. Controllori PID: regole empiriche di taratura.


Modulo 2: Macchine Elettriche (6 CFU)
V. INTRODUZIONE
• Generalità, principi di funzionamento e classificazione delle macchine elettriche.
• Riscaldamento delle macchine elettriche: servizi di funzionamento.

VI. TRASFORMATORI
• Trasformatori monofase: generalità, principi di funzionamento, modello matematico, circuiti equivalenti, prove di collaudo.
• Trasformatori trifase: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, connessioni elettriche degli avvolgimenti.
• Trasformatori speciali: autotrasformatori, trasformatori amperometrici e trasformatori voltmetrici.
• Accoppiamento in parallelo di trasformatori monofase e trifase
• Transitori di inserzione in rete e di corto circuito
• Caratteristiche costruttive dei trasformatori

VII. MACCHINE ASINCRONE
• Principi di trasformazione elettromeccanica; principi di funzionamento, classificazione e caratteristiche costruttive delle macchine elettriche elementari. Teorema di Galileo Ferraris.
• Macchine asincrone trifase: generalità, caratteristiche costruttive, modello matematico, circuiti equivalenti e principi di funzionamento. Coppia elettromagnetica di una macchina asincrona. Avviamento e marcia di una macchina asincrona trifase. Macchine asincrone con rotore a gabbia di scoiattolo. Funzionamento da motore e generatore. Rendimento e prove di collaudo di un motore asincrono trifase.
• Macchine asincrone monofase: generalità, classificazione, principi di funzionamento, avviamento e marcia a regime.

VIII. MACCHINE SINCRONE
• Macchine sincrone: classificazione, generalità, caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, modello matematico, circuiti equivalenti, caratteristica statica, reazione d’indotto, caratteristica di corto circuito, comportamento in saturazione ed autoeccitazione degli alternatori.
• Macchine sincrone anisotrope: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, modello matematico, circuiti equivalenti. Angolo di carico di un alternatore sincrono. Coppia elettromagnetica all’asse di un alternatore sincrono.
• Connessione in parallelo di alternatori sincroni: condizioni per la messa in parallelo e servizi ancillari di regolazione potenza attiva-frequenza e potenza reattiva-tensione.
• Motori sincroni: principi di funzionamento, modello matematico, circuiti equivalenti, diagramma luogo delle correnti
• Dinamica delle macchine sincrone e transitorio di corto circuito ai morsetti di un alternatore.

IX. MACCHINE IN CORRENTE CONTINUA
• Caratteristiche costruttive, principi di funzionamento e generalità e classificazione delle macchine a corrente continua.
• Dinamo a corrente continua: eccitazione, modello matematico, circuiti equivalenti e principi di funzionamento.
• Motore a corrente continua ad eccitazione indipendente: modello matematico, circuito equivalente, principi di funzionamento e regolazione della velocità.


X. AZIONAMENTI BRUSHLESS
• Azionamenti DC Brushless: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, modello matematico. Controllo ed alimentazione elettrica. Caratteristiche di coppia.
• Azionamenti AC Brushless: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, modello matematico. Controllo ed alimentazione elettrica. Caratteristiche di coppia.
• Confronto tra azionamenti DC ed AC Brushless. Confronto tra azionamenti brushless ed azionamenti tradizionali.

XI. MOTORI A PASSO
• Motori a passo: classificazione, caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, modello matematico. Calcolo della coppia elettromagnetica.
• Motori a passo a magneti permanenti: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, controllo e regolazione.
• Motori a passo a riluttanza variabile: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, controllo e regolazione.
• Motori a passo ibridi: caratteristiche costruttive, principi di funzionamento, controllo e regolazione.

1. S. Chiaverini, F. Caccavale, L. Villani, L. Sciavicco, Fondamenti di Controlli Automatici, Mc Graw Hill
2. L. Keviczky, R. Bars, J. Hetthéssy, C. Bányász, Control Engineering: MATLAB Exercises, Springer
3. V. Isastia Cimino, Fondamenti di Macchine Elettriche, Praise Worthy Prize
4. A. Del Pizzo, Azionamenti Elettrici, Praise Worthy Prize