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ANALOGUE ELECTRONICS
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Apprendimento dei concetti di base di sistemi e circuiti elettronici analogici e sviluppo delle competenze per progettare circuiti elettronici.
Gli obiettivi formativi sono perseguiti attraverso lezioni frontali ed esercitazioni.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Lo studente acquisisce le conoscenze concettuali e analitiche di base, sia teoriche che applicate, dei principali componenti elettronici di base. Successivamente acquisisce le conoscenze relative alla integrazione di componenti elettronici di base per lo sviluppo di sistemi elettronici più complessi, quali amplificatori, oscillatori, raddrizzatori, etc.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Lo studente dimostrerà di aver acquisito le metodologie per la analisi e sintesi (progettazione) di semplici circuiti elettronici.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Lo studente dovrà essere in grado di integrare le conoscenze di base fornite con quelle derivanti dai corsi di fisica, matematica e di elettrotecnica, al fine di selezionare correttamente le più opportune opzioni analitiche e di sintesi circuitale.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Gli studenti dovranno essere in grado di illustrare in modo sintetico ed analitico le tematiche di base del corso, collegando fra loro i diversi concetti che si integrano in sistemi elettronici più complessi.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Gli studenti dovranno essere in grado di leggere e comprendere testi ed articoli scientifici in lingua inglese per approfondimenti degli argomenti trattati ma anche di allargare autonomamente la propria conoscenza della materia a tematiche non direttamente affrontate nel corso e connesse con il rapido sviluppo tecnologico nel settore dell'elettronica analogica.
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GIOFRE' ROCCO
( programma)
Classificazione dei sistemi elettrici e requisiti. Analisi del comportamento transitorio ed in frequenza. Distorsione nei sistemi elettronici e diagrammi di Bode. Dispositivi a semiconduttore a diodi e applicazioni circuitali: clipper, clamper, rilevatore di picco, ecc. Transistor bipolari a giunzione e di campo. Tecniche di polarizzazione dei transistor. Classificazione degli amplificatori, analisi e progettazione dei circuiti. Risposta in frequenza di amplificatori singoli e in cascata. Amplificatori differenziali e Cascode. Specchi di corrente. Amplificatori di feedback e problemi di stabilità. Amplificatori di potenza. Amplificatori operativi e relative applicazioni. Circuiti oscillatori e generatori di forme d'onda di tensione.
 Slide del corso fornite del docente attraverso il sito di didattica web
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Attività formative affini ed integrative
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8037953 -
FEEDBACK CONTROL SYSTEMS
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
La teoria delle equazioni differenziali è utilizzata al fine di dare una profonda conoscenza delle tecniche fondamentali di controllo di sistemi dinamici lineari e non lineari.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Gli studenti debbono essere capaci di capire a fondo (e utilizzare) la teoria delle equazioni differenziali e della teoria dei sistemi, insieme alle relative tecniche matematiche di controllo.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti debbono essere in grado di progettare algoritmi di controllo per sistemi dinamici lineari (e possibilmente non lineari).
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Gli studenti devono essere in grado di identificare lo specifico scenario di progetto and di applicarvi le più idonee tecniche di controllo. Gli studenti devono essere in grado di confrontare l’efficacia di diversi controlli e analizzare vantaggi e svantaggi teorici e di implementazione sperimentale.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Ci si aspetta che gli studenti siamo in grado di leggere e capire i risultati principali di un lavoro a rivista tecnico, così come di comunicare con efficacia, precisione e chiarezza il contenuto del corso. Progetti individuali guidati (che includono l’utilizzo di Maple, Matlab-Simulink e visite di laboratorio) invitano ad una intensiva partecipazione e scambio di idee.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Aver acquisito le competenze specifiche nel campo necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
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VERRELLI CRISTIANO MARIA
( programma)
- Sistemi lineari
La matrice esponenziale; la formula di variazione delle costanti. Calcolo della matrice esponenziale tramite autovalori/autovettori e tramite residui. Condizioni necessarie e sufficienti per la stabilità esponenziale: criterio di Routh-Hurwitz. Sottospazi invarianti. Risposte impulsive, risposte al gradino, risposte a regime a ingressi sinusoidali. Comportamenti transitori. Analisi modale: modi eccitati da condizioni iniziali e da impulsi; modi osservabili dall’uscita; modi sia osservabili che eccitabili da impulsi in ingresso. Condizioni di Popov. Modelli autoregressivi e funzione di trasferimento.
Condizioni di raggiungibilità, matrice Gramiana e calcolo dell’ingresso che guidi il sistema tra due stati. Condizioni di osservabilità, matrice Gramiana e calcolo delle condizioni iniziali a partire da uscite e ingressi. Equivalenza tra condizioni di Kalman e Popov. Decomposizione di Kalman per sistemi non raggiungibili e non osservabili.
Assegnazione degli autovalori tramite retroazione dallo stato per sistemi raggiungibili. Progetto di osservatori asintotici per la stima dello stato di sistemi osservabili. Progetto di compensatori dinamici per la stabilizzazione di sistemi raggiungibili e osservabili. Progetto di regolatori per la reiezione di disturbi generati da esosistemi lineari.
Introduzione al controllo adattativo. Introduzione al controllo di tracking. Sistemi a fase minima e controllo PID.
Diagrammi di Bode. Guadagno statico e guadagno alle alte frequenze. Cancellazione poli-zeri. Diagramma di Nyquist e criterio di Nyquist. Luogo delle radici. Margini di stabilità. Progetto nel dominio di Laplace. Teoria della realizzazione. Stabilizzazione tramite linearizzazione.
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Linear systems
The matrix exponential; the variation of constants formula. Computation of the matrix exponential via eigenvalues and eigenvectors and via residual matrices. Necessary and sufficient conditions for exponential stability: Routh-Hurwitz criterion. Invariant subspaces. Impulse responses, step responses and steady state responses to sinusoidal inputs. Transient behaviors. Modal analysis: mode excitation by initial conditions and by impulsive inputs; modal observability from output measurements; modes which are both excitable and observable. Popov conditions for modal excitability and observability. Autoregressive moving average (ARMA) models and transfer functions.
Kalman reachability conditions, gramian reachability matrices and the computation of input signals to drive the system between two given states. Kalman observability conditions, gramian observability matrices and the computation of initial conditions given input and output signals. Equivalence between Kalman and Popov conditions. Kalman decomposition for non reachable and non observable systems.
Eigenvalues assignment by state feedback for reachable systems. Design of asymptotic observers and Kalman filters for state estimation of observable systems. Design of dynamic compensators to stabilize any reachable and observable system. Design of regulators to reject disturbances generated by linear exosystems.
Introduction to adaptive control. Introduction to tracking control. Minimum phase systems and proportional Integral Derivative (PID) control.
Bode plots. Static gain, system gain and high frequency gain. Zero-pole cancellation. Nyquist plot and Nyquist criterion. Root locus analysis. Stability margins. Frequency domain design. Realization theory.
Introduction to nonlinear systems
Nonlinear models and nonlinear phenomena. Fundamental properties. Lyapunov stability. Linear systems and linearization. Center manifold theorem. Stabilization by linearization.
C.M.Verrelli. La matematica elementare del feedback, III Edizione. Esculapio, 2015.
M.W. Hirsch, S. Smale, R.L. Devaney. Differential equations, dynamical systems & an introduction to chaos. Elsevier, Academic Press, 2004.
Richard C. Dorf, Robert H. Bishop. Modern Control Systems. Prentice Hall, 2011.
K.J.Astrom, R. Murray. Feedback systems. An introduction for scientists and engineers. Princeton University Press, 2008.
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Attività formative caratterizzanti
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MECHANICS OF MATERIALS AND STRUCTURES
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: L'obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze di base della meccanica delle strutture linearmente elastiche e della resistenza dei materiali. Completando il corso con successo, lo studente sarà in grado di calcolare elementi strutturali semplici e strutture ragionevolmente complesse.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
- calcolare reazioni vincolare e azioni interne in sistemi di corpi rigidi e travi soggetti a carichi concentrati e distribuiti
- calcolare la posizione del centro e i momenti d'inerzia principali centrali di distribuzioni di area
- comprendere la struttura formale della teoria dell'elasticità lineare sia per sistemi discreti che per sistemi continui (travi e corpi tridimensionali)
- analizzare stati di deformazione e tensione in corpi tridimensionali
- calcolare lo stato tensionale in travi sottoposte a flessione retta, flessione deviata, forza normale eccentrica
- comprendere il comportamento di travi soggette a taglio e flessione e a torsione
- comprendere i metodi di calcolo di spostamenti e rotazioni in sistemi di travi isostatici, i metodi di risoluzione di sistemi staticamente indeterminati, come si applicano i criteri di resistenza, e come progettare le travi nei confronti dell'instabilità per carico di punta
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente impiegherà le conoscenze e le capacità di comprensione sviluppate durante il corso per l'analisi di problemi pratici. Ciò include l'analisi delle strutture linearmente elastiche e degli elementi strutturali in termini di resistenza e rigidezza.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente dovrà dimostrare la sua consapevolezza delle ipotesi di modellazione utili a descrivere e calcolare elementi strutturali, cosi come il suo giudizio critico sulla risposta statica di strutture elastiche sotto carico, in termini di sollecitazioni, deformazioni e spostamenti.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente dimostrerà, soprattutto durante la prova orale, la sua capacità di analizzare e calcolare la risposta statica di strutture linearmente elastiche, così come la sua conoscenza dei modelli teorici sottostanti.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente acquisirà familiarità con la modellazione di strutture e elementi strutturali in problemi pratici, soprattutto durante la preparazione alla prova scritta. Ciò riguarda principalmente sistemi discreti, travi e corpi tridimensionali.
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ARTIOLI EDOARDO
( programma)
Richiami su nozioni di base di algebra vettoriale e tensoriale e analisi matematica.
Cinematica e statica di sistemi di corpi rigidi.
Geometria delle distribuzioni di area.
Sistemi linearmente elastici discreti, dualità statica-cinematica, metodi di risoluzione.
Deformazioni e tensioni in corpi tridimensionali e corpi a forma di trave.
Equazioni dei lavori virtuali e delle potenze virtuali per sistemi discreti, travi e corpi tridimensionali.
Modello unidimensionale di trave: modello di Bernoulli-Navier, modello di Timoshenko, equazioni costitutive, equazioni della linea elastica.
Equazione costitutiva per corpi linearmente elastici e isotropi, moduli materiali.
Ipotesi dell'elasticità lineare, problema di equilibrio per sistemi discreti, travi e corpi tridimensionali.
Modello di trave tridimensionale: il problema di Saint-Venant, flessione retta e deviata, forza normale eccentrica, taglio e flessione, torsione.
Energia elastica di travi e corpi tridimensionali, teorema del lavoro e dell'energia, teorema di reciprocità, teorema di Castigliano.
Criteri di resistenza (massima tensione normale, massima tensione tangenziale, massima energia elastica, massima energia di distorsione).
Instabilità per carico di punta, diagrammi di biforcazione, imperfezioni di geometria e di carico, carico critico Euleriano, criteri di progetto.
Nozioni di base sul metodo degli elementi finiti e codici di calcolo strutturale.
- S.Krenk, J.Høgsberg, "Statics and Mechanics of Structures", Springer 2013
- A.Carpinteri, "Structural Mechanics Fundamentals", CRC Press, 2014
- Appunti del corso
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MICHELETTI ANDREA
( programma)
Richiami su nozioni di base di algebra vettoriale e tensoriale e analisi matematica.
Cinematica e statica di sistemi di corpi rigidi.
Geometria delle distribuzioni di area.
Sistemi linearmente elastici discreti, dualità statica-cinematica, metodi di risoluzione.
Deformazioni e tensioni in corpi tridimensionali e corpi a forma di trave.
Equazioni dei lavori virtuali e delle potenze virtuali per sistemi discreti, travi e corpi tridimensionali.
Modello unidimensionale di trave: modello di Bernoulli-Navier, modello di Timoshenko, equazioni costitutive, equazioni della linea elastica.
Equazione costitutiva per corpi linearmente elastici e isotropi, moduli materiali.
Ipotesi dell'elasticità lineare, problema di equilibrio per sistemi discreti, travi e corpi tridimensionali.
Modello di trave tridimensionale: il problema di Saint-Venant, flessione retta e deviata, forza normale eccentrica, taglio e flessione, torsione.
Energia elastica di travi e corpi tridimensionali, teorema del lavoro e dell'energia, teorema di reciprocità, teorema di Castigliano.
Criteri di resistenza (massima tensione normale, massima tensione tangenziale, massima energia elastica, massima energia di distorsione).
Instabilità per carico di punta, diagrammi di biforcazione, imperfezioni di geometria e di carico, carico critico Euleriano, criteri di progetto.
Nozioni di base sul metodo degli elementi finiti e codici di calcolo strutturale.
- S.Krenk, J.Høgsberg, "Statics and Mechanics of Structures", Springer 2013
- A.Carpinteri, "Structural Mechanics Fundamentals", CRC Press, 2014
- Appunti del corso
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Attività formative caratterizzanti
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THERMODYNAMICS AND HEAT TRANSFER
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso si propone di fornire allo studente i principi di base, le leggi fisiche, e le applicazioni della termodinamica, termofluidodinamica e trasmissione del calore, con il duplice scopo di prepararlo a affrontare corsi più applicativi, e utilizzare le conoscenze acquisite per la progetazione e il dimensionamento di semplici componenti ed impianti termici.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Gli studenti dovranno avere compreso le leggi fisiche della termodinamica applicata e della trasmissione del calore, e capire la struttura e il funzionamento dei componenti e dei sistemi più semplici. Dimostreranno inoltre di aver acquisito le metodologie di base per la verifica e la progettazione dei dispositivi studiati.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Gli studenti dovranno essere in grado di affrontare i corsi per cui il presente corso è propedeutico (ad esempio Termotecnica, o Macchine) e di dimensionare o verificare semplici componenti e impianti, argomenti oggetto del corso, come gli impianti di climatizzazione dell’aria, gli impianti motore, le alette e gli scambiatori di calore.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Gli studenti dovranno assumere la capacità autonoma di affrontare gli studi successivi per cui il presente corso è propedeutico, e di redigere semplici progetti di sistemi termici che utilizzino i componenti studiati. Dovranno anche essere in grado di valutare progetti redatti da altri soggetti, controllando che le specifiche di progetto siano rispettate.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Gli studenti dovranno essere in grado di illustrare in modo completo ed esauriente le conoscenze acquisite, ed i risultati del proprio studio e della propria attività pogettativa, anche mediante i mezzi di comunicazione normalmente utilizzati (discussione dei risultati ottenuti, relazione sulle attività svolte, presentazioni Power Point, etc.).
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Gli studenti dovranno essere in grado di applicare le leggi fisiche alla base dei fenomeni studiati, e di affrontare studi ulteriori che utilizzino le conoscenze acquisite. Dovranno essere in grado di ampliare le conoscenze acquisite mediante analisi della letteratura tecnico-scientifica, e di impostare il proprio curriculum scegliendo le conoscenze future da acquisire in base alla propria preparazione e predisposizione.
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GELFUSA MICHELA
( programma)
1. Leggi fondamentali della termodinamica: principio zero, primo principio per sistemi chiusi e aperti, secondo principio, definizione di entropia e integrale di Clausius, equazioni di Maxwell, equazione di Clapryron.
2. Diagrammi termodinamici P-v, T-s, H-s, P-h
3. Cicli termodinamici per sistemi chiusi e aperti: cicli motore: Ciclo Otto, ciclo Diesel, ciclo Joule Brighton, cicli Rankine e Hirn, ciclo frigorifero.
4. Miscele di aria e acqua. Progetto dei sistemi di condizionamento e climatizzazione
5. Leggi fondamentali della fluidodinamica: equazione di Bernoulli, moto dei fluidi nei condotti, perdite di carico concentrate e distribuite, analisi dimensionale per il fattore di attrito nel moto turbolento
6. Meccanismi della trasmissione del calore: conduzione, legge di Fourier, equazione fondamentale della conduzione, soluzioni per geometrie semplici con e senza generazione di calore, problemi a parametri concentrati, alette di rafrredamento; convezione: analisi dimensionale per la convezione forzata e naturale; scambi termici per radiazione: leggi fondamentali, scambi radiativi tra corpi neri e corpi grigi, fattori di vista, analogia elettrica,: scambiatori di calore: metodo della differenza di temperatura media logaritmica, metodo dell’efficienza per la verifica degli scambiatori di calore.
- M.W.Zemanski, M.M. Abbott, H.C. Van Ness, Basic Engineering Thermodynamics, Mc-Graw Hill Inc. 1975
- I.P.Holman, Heat Transfer, Mc. Graw Hill Int. 1981
- qualsiasi altro testo equivalente
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Attività formative caratterizzanti
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