Insegnamenti

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Docente
ALESSANDRO GIUA (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
INGLESE 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/83]  INGEGNERIA ELETTRONICA [83/15 - Ord. 2018]  EMBEDDED ELECTRONICS 6 60

Obiettivi

Questo corso avanzato intende presentare una vasta gamma di tecniche per l'analisi e il controllo dei sistemi ciberfisici. Vengono trattati sia modelli ad eventi discreti che modelli ibridi.

Descrittori di Dublino
- Conoscenza e capacità di comprensione relative ai sistemi ciberfisici e agli strumenti formali usati per descriverli.
- Conoscenza e capacità di comprensione applicate che consentano di risolvere problemi originali di modellazione, analisi e controllo di sistemi ciberfisici.
- Autonomia di giudizio: gestione della complessità di un sistema ciberfisici, astraendo il suo comportamento mediante un apppropriato modello matematico.
- Abilità comunicative: descrizione in modo preciso e non ambiguo del comportamento dinamico di un sistema ciberfisico e di eventuali specifiche.

Prerequisiti

Le conoscenze impartite nei corsi di automatica delle lauree in nel settore delle lauree dell'ingegneria dell'informazione, relative all’analisi e al controllo di sistemi dinamici lineari a tempo continuo, descritti da modelli ingresso-uscita e in variabili di stato.

Contenuti

1 - Classification of dynamical systems (2h lecture)
Time-driven systems. Discrete-event systems. Hybrid systems.

2 - Automata models for discrete event systems (10h lecture + 4h homework)
Formal languages: alphabets and words, languages and operators. Deterministic finite automata: languages and properties. Nondeterministic finite automata and their languages. Equivalence between deterministic and nondeterministic automata. Fault diagnosis using automata: diagnoser, diagnosability. Modeling with automata and concurrent composition.

3 - Supervisory control of discrete event systems (6h lecture + 2h homework)
Plant, specification, supervisor and closed-loop system. Controllability and supremal controllable sublanguage. Supervisory design for language specifications. Supervisory design for state specifications.

4 - Hybrid systems and hybrid automata (8h lecture+ 2h homework + 2h lab)
State variable models of time-driven systems. Examples of hybrid systems. Autonomous hybrid automata and generalizations. Hybrid automata with inputs. Evolution of a hybrid automaton. Pathological cases of continuous and hybrid evolutions.

5 - Reachability analysis of hybrid systems (8h lecture + 2h homework + 2h lab)
State transition systems (STSs). STS associated with a hybrid automaton. Reachability of a STS. Equivalences between states of a STS. Bisimulation between states of an STS and quotient system. Classes of rectangular automata. Timed automata: regions, equivalence between states and region graph. Initialized rectangular automata and reduction to timed automata. Elements of model checking.

6 - Stability and stabilization of linear switched systems (8h lecture + 2h homeworks + 2h lab)
Elements of stability for linear and time invariants systems. Direct method of Lyapunov. Quadratic forms and singular values. Stability analysis of switched systems by common Lyapunov function. Quadratic Stabilization Stabilization by slow switching.

Metodi Didattici

Il corso prevede lezioni teoriche (42 h) e lezioni pratiche (18 h). Gli esercizi assegnati vengono svolti dagli studenti in classe o in laboratorio alla presenza del docente. Le soluzioni degli esercizi vengono successivamente discusse col docente.

Verifica dell'apprendimento

Le prove di esame sono esclusivamente orali.

Agli studenti frequentanti le lezioni è anche offerta la possibilità aggiuntiva di superare l’esame svolgendo in itinere le esercitazioni del corso e sostenedo due prove scriite, una intermedia ed una finale.

Testi

A. Giua, Notes for the course Analysis and Control of Cyber-Physical Systems. 2022.

Altre Informazioni

Il sito web del corso offre materiale didattico utile agli studenti per preparare l'esame e approfondire gli argomenti trattati.

Questionario e social

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