CFU
6
Durata
14 Settimane
Semestre DD
Primo
Definizione della cibernetica. Aspetti interdisciplinari e sviluppi della cibernetica. Norbert Wiener e Alan Turing. Generalità: controllo e comunicazione; macchine che imparano; test di Turing; intelligenza artificiale; sistemi esperti. Generalità e classificazione dei sistemi. Sistemi lineari e stazionari (sistemi LTI): rappresentazione matematica e caratterizzazione nel dominio del tempo. Evoluzione libera e risposta forzata. Metodo del nucleo risolvente (funzione di Green). Risposte indici nel dominio del tempo (impulso e gradino). Caratterizzazione sistemi LTI nel dominio della frequenza. Metodo simbolico. Serie e trasformata di Fourier. Trasformata di Laplace. Funzione di trasferimento. Rappresentazione delle funzioni di trasferimento nel dominio di s. Sistemi a costanti distribuite. Rappresentazione delle funzioni di trasferimento nel dominio di w. Relazioni fra i diagrammi di ampiezza e di fase. Sistemi a sfasamento minimo, legge di Bode. Comportamento asintotico delle funzioni di trasferimento nel dominio della frequenza. Rappresentazione grafica mediante diagrammi di Nyquist e di Bode.
Introduzione al linguaggio di programmazione MATLAB con particolare riguardo alle funzioni della Control System Toolbox. Rappresentazione di un sistema LTI nello spazio degli stati. Identificazione dei sistemi. Identificazione nel dominio della frequenza e nel dominio del tempo. Identificazione mediante i diagrammi di Bode, mediante ispezione diretta e con il metodo di Prony. Reazione negativa e sistemi di controllo: introduzione, la controreazione, la reazione positiva, funzione di trasferimento. Criteri di stabilita’: criteri di stabilita’ a ciclo chiuso e a ciclo aperto. Margini di stabilita’. Prestazioni ed errori dei sistemi di controllo. Tecniche di progetto. Teoria della probabilità’: definizioni, probabilità’ condizionali, esperimenti composti. Variabili casuali, funzioni di una variabile casuale, funzioni di più’ variabili casuali. Processi stocastici. Funzioni di correlazione. Misura delle funzioni di correlazione. Spettri di potenza. Processi stazionari. Processi ergodici. Processi di Markov. Teoria dell'informazione: definizioni. Sorgente, canale, ricevitore. Teoremi di Shannon, canale discreto con rumore. canale continuo con rumore.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso di studio è volto a fornire una preparazione avanzata di Fisica, con conoscenze di argomenti specialistici della recente ricerca in Fisica, in particolare nell' area di Elettronica e Cibernetica. Gli obiettivi formativi prevedono la conoscenza avanzata delle tecniche di regolazione e controllo della risposta di sistemi lineari.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Gli studenti devono avere una approfondita comprensione delle problematiche relative al controllo in retroazione della risposta di un sistema lineare a diversi tipi di sollecitazione. Queste competenze sono ottenute tramite insegnamenti frontali. La verifica delle conoscenze e capacita' di comprensione viene fatta tramite prove orali.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti devono essere in grado di identificare gli elementi essenziali di un problema fisico anche complesso nel campo della regolazione e controllo di un sistema lineare e saperlo modellizzare, effettuando le approssimazioni necessarie.
Devono essere in grado di adattare modelli esistenti a dati sperimentali nuovi.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Gli studenti devono essere in grado di effettuare autonomamente esperimenti, calcoli oppure simulazioni numeriche. Devono sviluppare la capacità di eseguire ricerche bibliografiche e di selezionare i materiali interessanti, in particolare sul WEB. Devono essere in grado di assumersi le responsabilità sia della programmazione di progetti che della gestione di strutture. Devono avere raggiunto un adeguato livello di consapevolezza etico nella ricerca e nell'ambito delle attività professionali. Tali capacita' sono acquisite durante lo studio per la preparazione degli esami , approfondendo alcuni argomenti specifici anche con la consultazione di articoli su riviste.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Gli studenti devono essere in grado di lavorare in un gruppo interdisciplinare. Devono essere in grado di presentare la propria ricerca o i risultati di una ricerca bibliografica ad un pubblico sia di specialisti che di profani.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Gli studenti devono essere in grado di affrontare nuovi problemi attraverso uno studio autonomo. Devono acquisire la capacità di proseguire gli studi in un dottorato di ricerca o altre scuole di specializzazione.