CONTROL OF CHEMICAL PROCESSES
Anno accademico 2020/2021 - 2° annoCrediti: 9
SSD: ING-INF/04 - AUTOMATICA
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Apprendere le conoscenze di base sulla modellistica fisica o empirica di processi
Apprendere i concetti di risposta dinamica e stabilità
Conoscere il principio di funzionamento e sapere progettare un controllore PID
Imparare le basi di MATLAB a supporto delle conoscenze teoriche elencate
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula
Queste modalità potrebbero subire un riadattamento a causa dell'attuale emergenza legata al Covid-19
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di matematica
Frequenza lezioni
obbligatoria
Contenuti del corso
1. INTRODUZIONE AL CONTROLLO DI PROCESSI CHIMICI
Nozioni introduttive sul controllo. Obiettivi e vantaggi del controllo.
2. MODELLISTICA DI PROCESSI CHIMICI
Principi di modellistica. Equazioni di bilancio, procedure ed esempi. Linearizzazione
3. DINAMICA DEI PROCESSI
Trasformata di Laplace. Modelli ingresso-uscita. Funzioni di trasferimento. Diagrammi a blocchi. Risposta ai segnali canonici. Risposta a segnali arbitrari. Risposta armonica
4. COMPORTAMENTO DINAMICO DI PROCESSI TIPICI
Dinamica di sistemi del primo ordine. Dinamica di sistemi del secondo ordine. Dinamica di sistemi di primo ordine con ritardo. Poli dominanti
5. STABILITÀ
Il concetto di stabilità. Stabilità e posizione dei poli. Criteri per l’analisi della stabilità. Test di Routh. Criterio di Bode.
6. IDENTIFICAZIONE EMPIRICA DI PROCESSI CHIMICI
Introduzione. Procedure di costruzione di modelli empirici. Il metodo della curva di processo. Metodi di modellizzazione statistici.
7. CONTROLLORI PID
Il feedback. L’algoritmo PID. I modi proporzionale, integrale e derivativo. Il controllore PID. Metodi per il tuning di PID: tuning per le prestazioni dinamiche. Metodi per il tuning di PID: il metodo di Ziegler e Nichols a catena chiusa. Implementazione digitale di PID. Aspetti pratici dell’applicazione di PID.
8. METODI DI MIGLIORAMENTO DELLE PRESTAZIONI DEI PID A SINGOLO ANELLO
Principi generali. Controllo in cascata. Controllo feedforward.
ESERCITAZIONI MATLAB
Esercitazioni MATLAB per gli argomenti trattati teoricamente.
Testi di riferimento
1. T. E. Marlin, Process Control, McGraw Hill, 2nd Ed.
2 J. J. D’Azzo, C. H. Houpis, Linear control system analysis and design, McGraw Hill, 4th Ed.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Modeling | 1 |
| 2 | Stability | 2 |
| 3 | PID Controllers | 1 |
| 4 | Tuning techniques for PID | 1 |
| 5 | MATLAB exercises |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale/Oral exam
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere
Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
All topics of the book may be discussed at the examination
Il docente è disponibile anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento/The teacher is also available for online discussion. In this case please send an email to fix an appointment