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M-5519 -
ELECTRONICS OF IOT
(obiettivi)
(Orengo-Longhi) ----
OBIETTIVI FORMATIVI: Gli obiettivi del corso sono: 1) fornire gli strumenti per effettuare un bilancio di radio-collegamento in un contesto applicativo reale. 2) apprendere i parametri fondamentali delle antenne utilizzate in applicazioni IoT 3) fornire gli strumenti per interpretare lo schema elettrico del fornt end RF di un tipico trans ricevitore. 4) apprendere gli elementi fondamentali per la selezione dell'hardware e lo sviluppo di firmware nelle piattaforme di elaborazione per IoT.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Fornire gli strumenti fondamentali per comprendere i contenuti più avanzati e aggiornati da pubblicazioni, riviste, forum, blog ecc., per essere sempre aggiornati sullo stato dell'arte. Le esercitazioni di laboratorio e poi lo sviluppo di un personale progetto di IoT mettono lo studente di fronte alle problematiche più diffuse, lo abituano ad applicare le conoscenze acquisite e a ricercarne di nuove per sviluppare un particolare prototipo.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Nella enorme quantità di informazioni che sono oggi disponibili agli sviluppatori di applicazioni per IoT, il corso cerca di sviluppare nello studente la capacità di selezionare i contenuti di maggiore qualità e più validati.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Il test finale è basato, da una parte, nella presentazione anche orale dei contenuti del progetto, con la discussione delle principali tematiche coinvolte, per valutare l'effettiva consapevolezza dello studente rispetto agli strumenti utilizzati, e poi sulla discussione di un tema fra quelli affrontati durante il corso.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Il corso si prefigge di sviluppare nello studente la capacità di apprendere in maniera autonoma nuovi contenuti sempre aggiornati, perché le conoscenze acquisite oggi diventano presto obsolete.
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ORENGO GIANCARLO
( programma)
Riepilogo di fondamenti di Elettronica Digitale: codifica digitale dell'informazione, binaria (virgola fissa e mobile), esadecimale e ASCII; operatori e principali circuiti logici, registri e memorie, dispositivi programmabili.
Schede di prototipazione per IoT (Arduino, Rasberry), Systems on Chip (SoC), architettura di un microcontrollore, descrizione della scheda Arduino Uno. Linguaggi di programmazione (assembly, compilati, interpretati), struttura di un programma Arduino (librerie, setup, loop, funzioni, interrupt), elementi di programmazione in C (variabili, operazioni, cicli, istruzioni condizionate). Utilizzo di porte di I/O digitali e analogiche (conversione A/D, output PWM). Modalità di comunicazione seriale sincrona e asincrona, cablata (USB) e wireless con moduli Bluetooth, RF e WiFi. Controllo remoto di moduli elettronici (sensori, motori dc passo-passo e servo, display LED/LCD ecc) da dispositivi portatili (Windows, IoS), attraverso applicazioni sviluppate in Processing e Python, e mobili (Android), attraverso App sviluppate con piattaforma MIT App Inventor. Protocolli internet per controllo remoto di dispositivi attraverso moduli WiFi connessi come client o access point a piattaforme web controllate da dispositivi portatili e mobili.
--------------------- ENGLISH ---------------------------------
Summary of Digital Electronics: digital encoding of information, binary (fixed and floating point), hexadecimal and ASCII; operators and main logic circuits, registers and memories, programmable devices. Prototyping boards for IoT (Arduino, Rasberry), Systems on Chip (SoC), architecture of a microcontroller, description of the Arduino Uno board. Programming languages (assembly, compiled, interpreted), structure of an Arduino sketch (libraries, setups, loops, functions, interrupts), programming elements in C (variables, math and logical operations, cycles, conditional statements). Use of digital and analog I/O ports (A/D conversion, PWM output). Synchronous and asynchronous serial communication modes, wired (USB) and wireless with Bluetooth, RF and WiFi modules. Remote control of electronic modules (sensors, dc stepper and servo motors, LED/LCD displays etc.) from portable devices (Windows, IoS), through applications developed in Processing and Python, and mobile (Android), through Apps developed with the MIT App Inventor platform. Internet protocols for device remote control through WiFi modules connected as client or access points (APs) to web platforms controlled by portable and mobile devices.
 Dispense del docente
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LONGHI PATRICK ETTORE
( programma)
Introduzione agli elementi radianti e ai loro parametri chiave.
Budget di collegamento ideale e pratico.
L'effetto del rumore nei ricevitori elettronici, nelle figure di merito e nei modelli matematici. G / T del ricevitore.
Aspetti pratici dei sistemi RF IoT
RFID
Parametri chiave degli elementi radianti, guadagno, direttività, HPBW, valori nulli, diagramma di radiazione, polarizzazione, impedenza di ingresso.
Alcuni casi pratici: la famiglia mono / di-pole, antenne microstrip, riflettore parabolico, wearables
Introduzione ai sistemi ricetrasmettitori RF e ai componenti chiave (interruttori, HPA, LNA, mixer, generatori di frequenza)
Dispense del docente.
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6
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ING-INF/01
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ENG |
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M-5520 -
DESIGN OF EMBEDDED SYSTEMS FOR MECHATRONICS
(obiettivi)
(G.C.Cardarilli) ----
OBIETTIVI FORMATIVI: Obiettivo del corso è la conoscenza approfondita degli aspetti metodologico-operativi dell'applicazione delle discipline dell'elettronica per risolvere i problemi dell'ingegneria relativi ai sistemi meccanici ed elettromeccanici.
Lo studente dovrà essere in grado di selezionare la soluzione elettronica più adeguata per ciascun problema proposto.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Nel corso lo studente acquisirà la conoscenza delle discipline di dell'elettronica da utilizzare nei sistemi di IoT e quelli embedded e contemporaneamente acquisirà quelle competenze che lo renderanno in grado di apprezzare ed utilizzare i cambiamenti e le innovazioni del settore in continua evoluzione.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:L'applicazione delle conoscenze acquisite durante il corso consentirà di affrontare problematiche complesse mediante l'approccio 'divide et impera' per il raggiungimento della soluzione più adatta.
Lo studente sarà in grado di:
- applicare le competenze acquisite per definire correttamente le specifiche di progetto dei sistemi elettronici necessari per i dispositivi meccatronici,
- condurre test, anche complessi, attraverso l'implementazione di sistemi di acquisizione e di misura in cui si fa uso di strumenti hardware e software dedicati,
- aggiornarsi in funzione dell'evoluzione tecnologica.
Lo sviluppo di progetti individuali consentirà di applicare i concetti acquisiti a casi reali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Le competenze acquisite durante il corso consentiranno allo studente di valutare in modo autonomo i problemi che gli verranno proposti. Questa capacità verrà rafforzata dai progetti individuali durante il corso.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Data la lingua ufficiale del corso, il laureato dovrà essere in grado di esprimersi correntemente in lingua inglese acquisendo i termini tecnici necessari. Inoltre i progetti individuali indicati in precedenza normalmente prevedono una presentazione scritta ed una orale. Ciò migliorerà le capacità di comunicazione dello studente sia in termini di documentazione scritta che in termini di presentazione orale (con l'ausilio di trasparenze).
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
La formazione ricevuta durante i corso abiliterà lo studente all'apprendimento, con continuità, delle nuove tecniche elettroniche, delle nuove tecnologie e metodologie. Ciò consentirà la formazione permanente del futuro laureato necessaria per il suo ruolo di innovatore.
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CARDARILLI GIAN CARLO
( programma)
• Introduzione all'Internet of Things (IoT) e ai sistemi embedded
Trends della tecnologia nanoelettronica
Cosa è l'IoT
Esempi di applicazioni dell'IoT
Impatti sociali dell'IoT
Tecnologie abilitanti
IoT e Wireless Sensor networks
IoT e computing
• Wireless and mobile communications
Comunicazione nell'IoT
Vincoli sulla comunicazione
Communication protocols
Realizzazione di sistemi di comunicazione
Infrastrutture per IoT: cloud e big data
• Sensori
Introduzione ai sensori
Tpi di sensori
Interfacce sensori
• Processamento a bassa potenza
Consumo di potenza nei circuiti elettronici
Tecniche per la riduzione dei consumi
Consumi di potenza in circuiti per IoT
Riduzione della potenza in circuiti ibridi
Tecniche per l'energy harvesting
• Applicazioni IoT e machine learning
Tecniche di Machine Learning (ML)
ML nei sistemi IoT
Esempi di applicazioni
• Attività future nel settore dell' IoT
Scenari futuri per l'IoT
Trends tecnologici per l'IoT
Dispense a cura del docente e trasparenze utilizzate a lezione
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6
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ING-INF/01
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ENG |
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8039823 -
CONTROL OF MECHANICAL SYSTEMS
(obiettivi)
This course reviews basic control techniques on dynamic compensator design and introduces sensitivity functions to evaluate the robustness of the control loop. Regulation and tracking for nonlinear multivariable systems are then addressed. Several models of mechanical systems (bicycles, robots, suspensions, vehicles) are discussed and used to design feedback controls, to perform Matlab-Simulink simulations and to formulate mini projects.
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MARINO RICCARDO
( programma)
Strumenti di controllo di base
Sistemi stabili (ingressi limitati-uscite limitate). Teorema di assegnazione degli autovalori per sistemi controllabili ed osservabili: Osservatori di Luenberger per sistemi osservabili. Progetto di compensatori dinamici. Controllo integrale per rigettare disturbi costanti: controllo PID .Sistemi inversi per sistemi a fase minima. Combinazione di azioni di controllo feedback e feedforward:
Strumenti avanzati di controllo
Approssimazioni lineari attorno a condizioni operative. definizione di regione di attrazione per una condizione operativa. Compensatori dinamici con azione integrale per controllare un sistema non lineare attorno ad una condizione operativa: Equazioni matriciali di Liapunov per determinare funzioni di Liapunov quadratiche: Definizione di funzione di sensitività e sue proprietà. Il gruppo delle quattro funzioni di sensitività e loro uso nel valutare la robustezza di sistemi di controllo: la formula integrale di Bode. La parametrizzazione di Youla per il progetto di compensatori stabili. Filtri di Kalman, equazioni di Riccati e progetto di controlli robusti.
Controllo di sistemi non lineari con molti ingressi ed uscite
Il concetto di grado relativo. Controllo state feedback per la linearizzazione ingresso-uscita. Definizione di sistema non lineare inverso. Indici di disaccoppiamento per sistemi con molti ingressi e molte uscite. Definizione di matrice di disaccoppiamento. Controllo in retroazione dallo stato con la matrice pseudoinversa di Penrose.
Studio di specifici casi di controllo di sistemi meccanici
Controllo di biciclette, motociclette,autoveicoli, robot, velivoli
K.J.Astrom, R.M.Murray, Feedback systems. Princeton University Press 2008
R.Marino, P.Tomei, Nonlinear Control Design. Prentice Hall, 1995
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ING-INF/04
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Attività formative affini ed integrative
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ENG |
