Anno Accademico 2018/2019
- Docente: Ferruccio Doghieri
- Crediti formativi: 9
- SSD: ING-IND/24
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Ferruccio Doghieri (Modulo 1) Alessandro Paglianti (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria chimica e di processo (cod. 8896)
Conoscenze e abilità da conseguire
Il corso fornisce gli elementi fondamentali necessari alla comprensione dei fenomeni dinamici caratteristici dei processi chimici e alla analisi e progettazione di sistemi di controllo SISO e MIMO.
Contenuti
Introduzione al corso. Motivazioni del controllo.Classificazione delle variabili di input e di output di un processo.
DINAMICA DEI PROCESSI CHIMICI
Modelli matematici per descrivere la dinamica dei processi.
Trasformate di Laplace e risoluzione di eq differenziali e sistemi
di eq differenziali. Funzioni di trasferimento per processi con
singolo output e con multiplo output. Metodo di Cramer.
Linearizzazione.
Classificazione dinamica dei processi. Sistemi del I ordine:
guadagno e costante temporale. Sistemi puramente capacitivi.
Risposte dinamiche a variazioni a gradino dell'input
Sistemi del II ordine: risposte sovrasmorzate e sottosmorzate.
Overshoot, decay ratio, tempo di risposta, periodo. Sistemi
multicapacitivi e sistemi intrinsecamente del II ordine.
CONTROLLO FEEDBACK
Controllo feedback: diagramma a blocchi. Varie azioni di
controllo: proporzionale, integrale e derivativo e parametri
relativi. Influenza sulla dinamica di processi del I ordine.
Effetto del controllo proporzionale, integrale e derivativo sulla
dinamica dei processi chimici. Introduzione alla stabilita'
dei sistemi con controllo Feedback; equazione caratteristica e
criterio di Routh Hurwitz. Luogo delle radici e sua determinazione
per la stabilita' . Criteri di performance del controllo:
criterio del decay ratio e criteri integrali. Definizione di ISE,
IAE e ITAE.
Tuning con il metodo di Cohen e Coon. Considerazioni del tipo di
azione di controllo da applicare al controllo di varie variabili di
processo (portata, temperatura, pressione etc.) sulla base della
dinamica.
Analisi della risposta in frequenza. Risposta di sistemi a input
sinusoidali: amplitude ratio, sfasamento. Diagrammi di Bode per
sistemi del I ordine e sistemi in serie. Criterio di
stabilita' di Bode. Funzione di trasferimento "open loop".
Margine di guadagno e di fase. Tuning col metodo di Ziegler
Nichols. Diagrammi di Nyqvist. Criterio di stabilita' di
Nyqvist. Sistemi di controllo feedback con loop multipli: controllo
in cascata, controllo selettivo e split range. Controllo di Sistemi
MIMO: selezione della configurazione di controllo col metodo dei
guadagni relativi.
CONTROLLO FEEDFORWARD
Controllo feedforward: funzioni di trasferimento e diagramma a
blocchi. Controllo feedback-feedforward: funzioni di trasferimento
e diagramma a blocchi.Controllo del rapporto. Controlli
compensativi per sistemi con tempo morto o risposta inversa:
predittori di Smith.
Esercizi con soluzione analitica o numerica risolti in classe con
programmi commerciali.
Testi/Bibliografia
George Stephanopoulos :"Chemical process control: an introduction
to theory and practice" Prentice-Hall, 1984
Pao C. Chau" Process Control : A First Course with MATLAB"
Cambridge Series in Chemical Engineering, 2002.
B. A. Ogunnaike, W. H. Ray, Process Dynamics, Modeling, and
Control, Oxford, 1994.
Metodi didattici
Lezioni in aula.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Esame orale
Orario di ricevimento
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Consulta il sito web di Alessandro Paglianti