92993 - MODELING AND SIMULATION OF MECHATRONIC SYSTEMS M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i principi e le metodologie principali per la progettazione integrata di un sistema meccatronico, partendo dalla modellazione matematica e simulazione numerica, per giungere fino all’implementazione della legge di controllo, che può essere validata sul modello simulato. Questi principi generali sono esaminati in dettaglio e con un taglio orientato alla progettazione del sistema di controllo, anche attraverso una serie di attività progettuali che gli studenti dovranno portare a termine sotto la supervisione del docente. Attività di laboratorio su set-up “reali” sono una parte caratterizzante del corso stesso, ed hanno come scopo quello di fornire agli studenti conoscenze di base per lo sviluppo e l'implementazione di algoritmi di controllo su architetture real-time.

Contenuti

Il corso vuole fornire un framework generale e un insieme di strumenti e metodologieper la progettazione di sistemi meccatronici. Gli argomenti "teorici" principali possono essere riassunti come segue:

• Modellazione di sistemi dinamici,
• Simulazione numerica,
• Tecniche di ottimizzazione mono- e multi-obbiettivo.

Oltre agli esempi discussi durante le lezioni frontali, saranno proposti alcuni progetti obbligatori, per permettere agli studenti di applicare su casi di studio presi dalla realtà industriale le tecniche apprese durante il corso.

In breve, per ogni macro-argomento, gli argomenti principali possono essere riassunti come segue:

Modellazione di sistemi dinamici

• Sistemi multi-port e bond graph
• Modellazione dei componenti di base
• Modellazione nei diversi domini energetici
• Campi di multi-port e giunzioni
• Tecniche di modellazione avanzata

Simulazione numerica

• Analisi della causalità
• Introduzione a Matlab Simscape
• Il linguaggio di modellazione Simscape
• Sviluppo di una simulazione in diversi domini energetici

Tecniche di ottimizzazione mono- e multi-obbiettivo

• Teoria di base, con esempi
• System design tramite procedure di ottimizzazione

Testi/Bibliografia

System Dynamics: Modeling, Simulation, and Control of Mechatronic Systems
D.C. Karnopp, D.L. Margolis, R.C. Rosenberg
John Wiley & Sons, 2012

Mechatronic Systems: Fundamentals
R. Isermann
Springer-Verlag London, 2005
ISBN 978-1-85233-930-2

Mechatronics by Bond Graphs: An Object Oriented Approach to Modelling and Simulation
V. Damic, J. Montgomery
Springer Science & Business Media, 2015
ISBN 978-3-662-49002-0

Multiobjective Optimization: Principles and Case Studies
Y. Collette, P. Siarry
Springer Science & Business Media, 2004
ISBN 978-3-540-40182-7

Matlab & Simulink Documentation
(di diversi toolbox/package)

Metodi didattici

Il corso è organizzato in cui moduli principali. Il primo (6CFU) ha lo scopo di fornire la teoria di base e le principali metodologie, le quali saranno poi applicate durante il secondo modulo (3CFU) su esempi concreti di interesse pratico, in attività simulative e di laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale in cui viene verificato l'apprendimento della parte teorica illustrata nella prima parte del corso, e nella quale viene discusso il progetto sviluppato nella seconda parte.

Entrambe le parti devono essere sostenute nel medesimo appello a partire dalla sessione di esami estiva, mentre la prima parte orale può essere sostenuta, se lo si desidera, nella sessione invernale. In questo caso, la seconda parte dovrà essere sostenuta a partire dalla sessione estiva.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Macchelli