| Programma | Definizione di Meccatronica, aree disciplinari afferenti, esempi di sistemi meccatronici nei sistemi energetici ( con particolare riferimento alle applicazioni automotive)
Introduzione ai sistemi di acquisizione dati: catena di misura, tipi di segnale, conversione A/D e D/A, risoluzione verticale ed orizzontale, banda passante. Concetto di Trigger. Confronto fra sistemi dedicati e PC-based. I sistemi di acquisizione PC-based: programmazione ad oggetti in ambiente LabVIEW. Struttura del linguaggio e funzioni fondamentali. Esempi di tool di acquisizione PC-based a confronto con strumenti tradizionali.
Struttura dei Sistemi Meccatronici. Funzioni del sistema di controllo ed architetture tipiche del software di gestione dei sistemi meccatronici. Tipologie di controllori: microprocessori, microcontrollori e PLC. Caratteristiche funzionali e di programmazione dei diversi controllori. Metodologie di comunicazione fra controllori: hardware e protocolli RS232, RS-485, CAN, USB
La modellazione di sistemi Meccatronici: esempio di programmazione ad oggetti con l'ambiente AMESIM. La schematizzazione di sistemi meccanici e fluidodinamici complessi mediante un modello a parametri concentrati. Alcuni esempi di studio di sistemi oleodinamici con attuatori a controllo elettronico.
Richiami sui sensori. Classificazione fra attivi/passivi, analogici/digitali. Principali tipologie di sensori: spostamento, rotazione, flusso, forza, coppia, pressione, temperatura, proximity. Caratteristiche fondamentali dei sensori: range di misura, sensibilità, frequenza propria, errore, accuratezza e linearità, precisione.
Introduzione e classificazione degli attuatori. Attuatori elettromeccanici: richiami dei principi elettrodinamico ed elettromagnetico. Richiami sulle caratteristiche magnetiche dei materiali e sui circuiti magnetici. I Motori DC. Tipologie e caratteristiche fondamentali, curve caratteristiche. Equazioni caratteristiche dei motori DC e simulazione numerica del loro funzionamento stazionario e dinamico. Richiami teorici sui motori AC, motori asincroni e sincroni. Equazioni fondamentali e curve caratteristiche. Regolazione dei motori AC. Principio di funzionamento dei motori Stepper; tipologie. Modalità di controllo per motori unipolari e bipolari: wavemode, two-phase-one, half-step. Applicazioni dei motori passopasso.
Introduzione agli attuatori a fluido. Confronto fra le caratteristiche generali dei sistemi pneumatici ed oleodinamici. Classificazione degli attuatori. Analisi delle possibilità di automazione dei movimenti tipici dei sistemi oleodinamici; analisi di schemi di funzionamento per movimenti sequenziali e con controllo di velocità.
Principi di regolazione. Definizione di controllori e regolatori. La caratteristica di regolazione e stazionaria di un sistema. Funzioni proporzionale, integrativa e derivativa di un sistema di regolazione. Sistemi PID e loro implementazione in apparati digitali, elettronici e meccanici. Comportamento dinamico di sistemi PID loro calibrazione. Tecniche per la valutazione dell'efficienze dei regolatori.
Esercitazione di Laboratorio: realizzazione di un sistema di posizionamento in loop aperto basato su motore stepper e sistema PC+Scheda di acquisizione: impostazione generale del sistema, analisi di un possibile driver di potenza, realizzazione del software di controllo.
Esercitazione di Laboratorio: realizzazione di un sistema di egolazione PID per il controllo della pressione di un impianto oleodinamico basato su un sistema PC+Scheda di acquisizione: impostazione generale del sistema, analisi delle possibili strategie di attuazione del controllo, impostazione dell'hardware di potenza per l'attuatore, realizzazione del software di controllo. |
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