73596 - DINAMICA E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI M

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2019/2020

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.

Programma/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

Metodi didattici

Lezioni in aula

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Note di lezione

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ferruccio Doghieri

Consulta il sito web di Alessandro Paglianti