Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA MECCATRONICA
Insegnamento
CONTROLLO DEI SISTEMI MECCANICI
INL1001809, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA MECCATRONICA
IN0529, ordinamento 2011/12, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese CONTROL OF MECHANICAL SYSTEMS
Sito della struttura didattica http://www.gest.unipd.it/it/corsi/corsi-di-studio/corsi-di-laurea-magistrale/ingegneria-meccatronica/
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali (DTG)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dtg/course/view.php?idnumber=2018-IN0529-000ZZ-2017-INL1001809-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede VICENZA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile DARIO RICHIEDEI ING-IND/13

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria dell'automazione ING-IND/13 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 24/09/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
9 2018 01/10/2018 15/03/2020 RICHIEDEI DARIO (Presidente)
TREVISANI ALBERTO (Membro Effettivo)
BOSCARIOL PAOLO (Supplente)
BOSCHETTI GIOVANNI (Supplente)
CARACCIOLO ROBERTO (Supplente)
8 2017 01/10/2017 15/03/2019 RICHIEDEI DARIO (Presidente)
TREVISANI ALBERTO (Membro Effettivo)
BOSCARIOL PAOLO (Supplente)
BOSCHETTI GIOVANNI (Supplente)
CARACCIOLO ROBERTO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Conoscenze di base dei seguenti corsi:
* Meccanica Applicata alle Macchine (analisi cinematica e dinamica di meccanismi e trasmissioni di potenza)
* Meccanica delle Vibrazioni (l'oscillatore semplice smorzato, analisi modale di sistemi a più gradi di libertà)
* Controlli Automatici (trasformata di Laplace, diagrammi di Bode, luogo delle radici, criteri di stabilità, analisi di sistemi nel tempo e in frequenza)
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso è finalizzato a fornire un approccio integrato al progetto ed al controllo di un sistema meccanico, considerando le mutue relazioni tra i diversi domini, fornendo conoscenza delle tecniche fondamentali del controllo dei sistemi meccanici. In particolare, il corso ha le seguenti conoscenze e abilità attese:
- Conoscenza delle principali tecnologie di attuazione elettro-meccanica e capacità di sceglierle e dimensionarle in relazione alle problematiche dinamiche.
- Capacità di usare modelli di sistemi meccanici per la progettazione/dimensionamento e per la sintesi di schemi di controllo di sistemi meccanici.
- Capacità di leggere cataloghi di componentistica elettro-meccanica per applicare criteri di calcolo, ricavare parametri dei modelli dinamici, confrontare diversi sistemi tramite metodi di dimensionamento.
- Capacità di comprendere le mutue relazioni tra le componenti di un sistema meccatronico e le prestazioni del sistema controllato.
- Abilità nell'analizzare e risolvere problemi di dimensionamento, pianificazione del moto e controllo.
Modalita' di esame: La verifica delle conoscenze e delle abilità attese viene effettuata con una prova d’esame articolata in due parti, distribuite in due distinte giornate.
Prima parte: lo studente dovrà autonomamente risolvere, in una prova scritta, alcuni esercizi pratici di calcolo e analisi teorica di problemi di progettazione e dimensionamento di parti di un sistema meccatronico e del suo schema di controllo, effettuando scelte progettuali ed applicando i metodi sviluppati a lezione.
Seconda parte: tutti gli studenti che hanno superato la prova scritta devono sostenere una prova orale per dibattere in maggiore dettaglio gli argomenti del corso con il docente. Tramite questa prova verrà valutata la capacità di discutere ed argomentare in modo organico le metodologie affrontate nel corso.
Criteri di valutazione: I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono:
- completezza e rigore delle conoscenze teoriche;
- capacità nell'applicare le conoscenze teoriche al calcolo.
- capacità di effettuare scelte progettuali, confrontando in modo rigoroso diverse opzioni e comprendendo le implicazioni delle diverse scelte;
- livello di autonomia acquisito nell'effettuare scelte, nell’interpretazione e nella soluzione dei problemi posti;
- Capacità espositive, organicità e rigorosità nella trattazione ed esposizione delle tematiche, capacità di sintesi.
Contenuti: MODELLISTICA DI SISTEMI MECCANICI A MEMBRI RIGIDI
Modello meccanico di sistemi meccanici a membri rigidi con uno o più gradi di libertà, con inerzia variabile e costante. Inerzia ridotta alla coordinata libera, linearizzazione. Rendimento e irreversibilità del moto. Modelli dell'attrito.

PIANIFICAZIONE DEL MOTO
Criteri di scelta. Leggi elementari e ottimizzate. Composizione leggi di moto. Effetti legati all'elasticità. Sintesi basata sul modello elasto-dinamico di leggi di moto.
Pianificazione mediante camme elettroniche.

COMPONENTI PER LA TRASMISSIONE DEL MOTO
Riduttori epicicloidali, HarmonicDrive, CycloDrive, Viti a ricircolo di sfere, Attuatori a Cinghia, Pignone-Cremagliera, Viti a rulli: analisi cinematica e dinamica, caratteristiche, criteri di scelta e dimensionamento in relazione a caratteristiche statiche e dinamiche, vita utile, caratteristiche elastodinamiche, problematiche costruttive. Confronto tra diverse tecnologie. Lettura di cataloghi.

SCELTA INTEGRATA DI MOTORE ELETTRICO E TRASMISSIONE
Problematiche nella scelta del motore elettrico. Rapporto di trasmissione ottimo nelle trasmissioni meccaniche: calcolo e relazione con le prestazioni del sistema. Approccio integrato nella scelta e nel dimensionamento di motore elettrico, legge di moto, rapporto di trasmissione, trasmissione meccanica. Esercitazioni numeriche.

CONTROLLO DI POSIZIONE E VELOCITA’ DI ASSI ELETTRO-MECCANICI CON ACCOPPIAMENTO RIGIDO
Modello elettro-meccanico di un singolo giunto azionato da un motore elettrico e controllato in retroazione. Sintesi e taratura di controllori di velocità e posizione in feedback. Uso di modelli semplificati per la scelta dei parametri dei regolatori e per la comprensione delle relazioni e delle limitazioni indotte dalla componentistica. Azioni di compensazione in feedforward. Analisi dei principali schemi di controllo industriali. Osservatore della velocità, osservatore del disturbo e schemi di controllo industriale innovativi. Effetti dell’inerzia variabile. Effetti del backlash nelle trasmissioni meccaniche

CONTROLLO DI POSIZIONE E VELOCITA’ DI ASSI ELETTRO-MECCANICI CON ACCOPPIAMENTO ELASTICO
Introduzione al controllo attivo e passivo delle vibrazioni in sistemi meccanici. Modellistica dinamica e sviluppo di modelli di ordine ridotto per la taratura dell'anello di velocità e di posizione. Confronto tra architetture co-locate, non co-locate, ibride. Metodi di identificazione sperimentale dei parametri del modello. Utilizzo di tecniche evolute di controllo (e.g. resonance ratio control).
Effetto del rapporto di inerzia.

ESPERIENZE DI LABORATORIO E SIMULAZIONE DI SISTEMI MECCANICI:
Implementazione di modelli meccanici e schemi di controllo in ambienti di simulazione. Realizzazione di schemi di controllo con set up sperimentali industriali. Taratura e valutazione delle prestazioni degli schemi di controllo. Sistemi master e slave, camme elettroniche. Identificazione sperimentale dell’attrito. Esempi applicativi di controllo di sistemi meccanici ad uno o più gradi di libertà. Pianificazione del moto con input shaping in sistemi elastici.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: - Lezioni frontali, anche con il supporto di materiale informatico, con esempi applicativi e applicazioni delle metodologie
- Esercitazioni svolte alla lavagna, con soluzione di esempi riconducibili a casi reali.
- Laboratori sperimentali (presso un laboratorio di ricerca della Sede)
- Seminari tenuti da esperti del settore.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutto il materiale didattico sarà reso disponibile nella piattaforma “moodle” (https://elearning.unipd.it/dtg/).
Il materiale di studio comprende:
- dispense delle lezioni redatte dal docente;
- esercizi per la preparazione all’esame;
- articoli di riviste internazionali;
- cataloghi tecnici di componentistica commerciale;
- eventuale codice software.
Testi di riferimento:
  • G.Legnani, M. Tiboni, R. Adamini, D. Tosi, Meccanica degli Azionamenti - Vol.1 Azionamenti Elettrici. Bologna: Esculapio, 2008. Cerca nel catalogo
  • C. Melchiorri, Traiettorie per azionamenti elettrici. Bologna: Esculapio, --. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Questioning
  • Problem solving
  • Mappe concettuali
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)
  • Seminari tenuti da esperti del settore

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Matlab

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Energia pulita e accessibile Lavoro dignitoso e crescita economica Industria, innovazione e infrastrutture