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Docente
STEFANIA TRONCI (Tit.)
MASSIMILIANO GROSSO
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
INGLESE 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/88]  INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI BIOTECNOLOGICI [88/00 - Ord. 2020]  PERCORSO COMUNE 9 90

Obiettivi

Vengono forniti i seguenti elementi:
i) Conoscenza e comprensione
- fare l’analisi dinamica di un processo lineare e non lineare;
- individuare il più adatto sistema di controllo per sistemi SISO (single-input single-output) e MIMO (multi-input multi-output) e trovare soluzioni nuove e adatte ai diversi tipi di processo;
- saper sviluppare un sistema di controllo multivariabile predittivo e ottenere i modelli del processo necessari;
- comprendere le ragioni impiantistiche, dinamiche ed economiche che portano allo sviluppo di un sistema di controllo e saper proporre soluzioni originali;
- analizzare testi tecnici sugli argomenti del corso.
ii) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- saper selezionare, progettare ed applicare metodi avanzati per la regolazione ed il controllo dei processi chimici e biotecnologici, anche con casi di studio diversi da quelli generalmente affrontati nei corsi di impianti e/o reattori;
- saper valutare in modo critico le diverse metodologie di controllo conoscendone limiti e vantaggi e saper proporre quella migliore anche con valutazioni di tipo economico.
iii) Autonomia di giudizio
- saper valutare situazioni complesse dal punto di vista del controllo per le quali è importante stabilire quali sono le principali variabili da controllare, quali le conseguenze dell’assenza del sistema di controllo o della sua inadeguatezza.

iv) Capacità di apprendimento:
- saper trovare soluzioni ai problemi proposti durante le esercitazioni in maniera autonoma, e imparando anche attraverso il lavoro di gruppo.

Prerequisiti

È fondamentale conoscere la teoria dei sistemi di equazioni differenziali lineari, algebra lineare, le trasformate di Laplace e l'analisi in frequenza dei sistemi lineari. È importante saper derivare il modello matematico per un dato sistema, conoscere le operazioni unitarie di separazione industriale, colonne di distillazione e reattori. È importante la conoscenza della strumentazione utilizzata nella regolazione dei processi chimici e concetti di base del controllo in retroazione.

Contenuti

Contenuti del corso
Studio della dinamica di sistemi lineari (16 ore di teoria e 8 di esercitazione)
• Analisi di stabilità per sistemi lineari nel dominio del tempo
• Analisi dinamica dei processi
• Comportamento dinamico di sistemi lineari
Controllo di un processo (44 ore di teoria e 22 di esercitazione)
• Richiami agli elementi di progettazione di un sistema di controllo
• Identificazione di un sistema dinamico
• Sintesi diretta
• IMC (Internal Model Control) ad un grado di libertà
• IMC a due gradi di libertà
• Calcolo dei parametri di un controllore PID utilizzando l’approccio IMC
• Funzione di sensitività e funzione complementare di sensitività
• Progettazione del sistema di controllo in presenza di incertezza
• Sistemi MIMO: analisi di frequenza di sistemi MIMO, interazione e disaccoppiamento degli anelli di controllo • Controllo multivariabile
• Osservabilità e Controllabilità di un Sistema lineare
• Controllo inferenziale di una singola variabile
• Sistemi di stima
• Controllo Predittivo Multivariabile

Totale ore di lezione di teoria: 60
Totale ore di esercitazione: 30

Metodi Didattici

La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo.

Il corso prevede 90 ore di lezione, di cui 60 ore dedicate alla teoria e 30 dedicate agli esercizi, durante le quali lo studente lavora in gruppo con i colleghi per risolvere i quesiti. Il docente è presente durante le esercitazioni per guidare gli studenti.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è fatta con un esame orale, in presenza o a distanza mediante ausili informatici, durante il quale lo studente deve dimostrare di saper sviluppare il sistema di controllo più adatto per il sistema scelto dal docente. Il sistema proposto può essere un processo chimico o biochimico oppure può essere dato direttamente un modello matematico che rappresenta un processo. In questa fase è importante che lo studente abbia acquisito dagli altri corsi le caratteristiche principali dei processi tipici dell’ingegneria chimica, per poter effettuare un’analisi appropriata delle possibili problematiche. Le soluzioni scelte dallo studente devono essere motivate in base ai concetti di teoria acquisiti, grazie ai quali deve essere in grado di trovare soluzioni anche per i casi particolari proposti dal docente. Inoltre è valutata la capacità di utilizzare un linguaggio tecnico adatto nella spiegazione della soluzione proposta. L’attribuzione dei voti è effettuata con il seguente criterio:
- conoscenza e comprensione della teoria: 18/30-22/30;
- conoscenza e comprensione della teoria e sua applicazione a casi di studio convenzionali: 23/30-26/30;
- conoscenza e comprensione della teoria, sua applicazione ai diversi casi di studio e capacità di valutare situazioni complesse in modo critico: 27/30-30/30.

Testi

Dispense del docente
A. Ogunnaike e W. H Ray, “Process Dynamics, Modelling and Control”, Oxford University Press
C. Brosilow and B. Joseph, “Techniques od Model-Based Control” Prentice Hall PTR
S. Skogestad e I. Postlethwaite, “Multivariable Feedback Control:analysis and Design”, John Wiley and Son, Ltd
Bernard Friedland, "Control System Design. An introduction to state-space methods", McGraw-Hill, Inc.

Altre Informazioni

Durante il corso verrà usato il laboratorio informatico per poter simulare i processi controllati.

Questionario e social

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