CONTROL OF CHEMICAL PROCESSES
Anno accademico 2023/2024 - Docente: LUCIA VALENTINA GAMBUZZARisultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente acquisirà conoscenze di base sulla modellistica fisica o empirica di processi, sui concetti di risposta dinamica e stabilità e sulle principali tecniche di controllo utilizzate in ambito industriale
Conoscenze applicate e capacità di comprensione
Il corso permetterà allo studente di conoscere il principio di funzionamento e le tecniche di taratura di un controllore PID. Il corso fornirà inoltre le basi di MATLAB a supporto delle conoscenze teoriche elencate
Autonomia di giudizio
Lo studente sarà in grado di valutare quali tecniche di taratura per PID ed eventualmente quali schemi avanzati di controllo sono più adatti all'applicazione in esame
Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di conoscere gli aspetti di base teorici e tecnici relativi al controllo di sistemi dinamici e interfacciarsi con gli ingegneri di processo per problemi collegati a tali aspetti
Capacità di apprendere
Lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze apprese durante il corso per eventualmente approfondire schemi di controllo più avanzati, quali ad esempio quelli multivariabile
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
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
1. INTRODUZIONE AL CONTROLLO DI PROCESSI CHIMICI
Nozioni introduttive sul controllo. Obiettivi e vantaggi del controllo.
2. MODELLISTICA DI PROCESSI CHIMICI (Prof. Frasca)
Principi di modellistica. Equazioni di bilancio, procedure ed esempi. Linearizzazione
3. DINAMICA DEI PROCESSI (Prof. Frasca)
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 (Prof. Frasca)
Dinamica di sistemi del primo ordine. Dinamica di sistemi del secondo ordine. Dinamica di sistemi di primo ordine con ritardo. Poli dominanti
5. STABILITÀ (Prof. Frasca)
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 (Prof. Frasca)
Introduzione. Procedure di costruzione di modelli empirici. Il metodo della curva di processo. Metodi di modellizzazione statistici.
7. CONTROLLORI PID (Prof. Frasca)
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 (Prof. Frasca)
Principi generali. Controllo in cascata. Controllo feedforward.
9. SENSORI E ATTUATORI PER PROCESSI INDUSTRIALI (Prof.ssa Gambuzza)
Caratteristiche principali dei sensori. Sensori di temperatura. Sensori di pressione. Sensori di flusso. Sensori di posizione. Caratteristiche principali degli attuatori. Valvole di regolazione.
ESERCITAZIONI MATLAB (Prof. Frasca, Prof.ssa Gambuzza)
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.
3 J. Fraden, Handbook of modern sensors, Springer.
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Modeling | 1 |
2 | Stability | 2 |
3 | PID Controllers | 1 |
4 | Tuning techniques for PID | 1 |
5 | Sensors & Actuators | 3 |
6 | MATLAB exercises |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere
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