Insegnamenti

 

IN/0241/EN - ADVANCED SYSTEMS OF PROCESS CONTROL

Anno Accademico ​2020/2021

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



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/88] ​ ​INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI BIOTECNOLOGICI [88/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE990
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 indispensabile la conoscenza dell’analisi matematica, la conoscenza delle trasformate di Laplace. 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.
È importante saper identificare il modello di un processo

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
¥ IMC (Internal Model Control) ad un grado di libertà
¥ IMC a due gradi di libertà
¥ Calcolo dei parametri di un controllore PI e PID utilizzando l’approccio IMC
¥ 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

Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, la didattica potrà essere erogata anche online, oltre che in presenza, utilizzando quindi un metodo di didattica mista. In caso quindi siano necessarie azioni di contenimento della pandemia COVID-19, ogni studente, all'inizio del semestre può optare, con scelta vincolante, per la didattica in presenza o a distanza. In funzione della disponibilità delle aule e del numero di studenti che opteranno per la modalità in presenza, potrà essere prevista comunque una turnazione per l'accesso in aula.

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.

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