Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica del possesso dei requisiti curriculari - Classe LM-25 (D.M. 270/2004)
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi:
Il corso forma figure professionali operanti nei settori del controllo e dell'automazione dei sistemi e dei processi, della robotica e delle esplorazioni spaziali.
Il corso prevede lo studio di argomenti specifici di teoria del controllo, di automazione e robotica, nonché di molti argomenti interdisciplinari, poiché l’ingegnere dell’automazione deve spesso interagire con specialisti di altri ambiti dell’ingegneria. In particolare, vengono affrontati: sistemi dinamici a tempo continuo, a tempo discreto e ad eventi discreti; automazione dei processi industriali; automazione della fabbrica e del movimento; robotica industriale e spaziale; progettazione dei sistemi di controllo per macchine elettriche e per motori endotermici; progettazione di asservimenti per sistemi meccanici; progettazione di sistemi di controllo per satelliti; dinamica e controllo dei robot industriali e dei robot di servizio; progettazione dei dispositivi e dei sistemi per il controllo dinamico degli impianti e dei sistemi di produzione; modellistica e controllo di sistemi ecologici e sociali.
Gli obiettivi formativi prevedono l’utilizzo di tecniche e metodologie delle scienze di base (la matematica, la fisica, la chimica e l’informatica) per interpretare e descrivere per mezzo di modelli i problemi dell'ingegneria in generale e, in particolare, quelli dell'ingegneria dell'automazione, con particolare riferimento alla scrittura di modelli formali di processi e sistemi, alla loro simulazione, al progetto di leggi/strategie di controllo.
Le attività del corso, molte anche in laboratorio, permettono di acquisire capacità di condurre esperimenti, di analizzarne i dati per mezzo di ausili informatici, con lo scopo di caratterizzare il processo attraverso un modello matematico. Modelli di varia complessità così ottenuti sono la base per gli scopi progettuali: per l’ottenimento di tali scopi si alternano fasi di analisi e di sintesi, per le quali gli studenti apprendono sia tecniche classiche e consolidate in ambito industriale, sia molti strumenti sviluppati recentemente e basati su tecnologie innovative.
Tra gli obiettivi dei corsi impartiti, fondamentale è fornire agli studenti gli strumenti per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze, sia attraverso il proseguimento degli studi con corsi di dottorato, sia attraverso lo studio individuale su libri e riviste scientifiche del campo.
Sbocchi professionali:
Il laureato magistrale in Ingegneria dell’Automazione opera in molteplici settori, laddove si utilizzino competenze nel controllo e nell'automazione dei sistemi e dei processi, nella robotica e nelle attività spaziali, in aziende ed enti di ricerca sia pubblici sia privati. Tali competenze sono al momento molto richieste in Italia e all’estero, e in particolare nel contesto europeo.
Esempi di profili professionali sono: ingegnere progettista di sistemi di controllo in aziende impegnate nella produzione industriale, nella progettazione di sistemi di automazione, nella trasformazione e smistamento dell'energia, in impianti petrolchimici e farmaceutici; ricercatore in enti di vari settori (tra cui spaziale e nucleare).
L'ingegnere dell'automazione ha competenze che gli permettono di operare in quattro aree principali: le aziende che producono e forniscono sistemi d'automazione; le aziende e le società che utilizzano impianti automatizzati di produzione o gestiscono servizi d'elevata complessità; le società d'ingegneria e di consulenza che studiano e progettano impianti e sistemi complessi, tecnologicamente sofisticati; gli enti di ricerca, soprattutto nell’ambito spaziale e dell’energia.
L'ingegnere dell'automazione può trovare impiego in tutte le industrie, aziende ed enti nei quali i sistemi di predizione, diagnosi, controllo e supporto alle decisioni sono tecnologicamente rilevanti.
Condizione occupazionale (indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580207302600001
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti:
Sito Web: http://dicii.uniroma2.it/?PG=48.12.1
Coordinatore: Prof. Sergio Galeani
tel 06 7259 7428
E-mail: sergio.galeani@uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Maria Luisa COTTONE e Sig.ra Maria Beatrice GIAMBENEDETTI
Tel. 06 7259.7003
E-mail: didattica.civile@ing.uniroma2.it
Per ulteriori informazioni consulta anche il sito web di Facoltà:
http://ing.uniroma2.it/didattica/corsi-di-laurea/
L'obiettivo formativo del corso di laurea magistrale in ingegneria dell'automazione è la formazione di figure professionali che operino (sia in ambito nazionale sia in ambito internazionale, specialmente quello europeo) nel settore del controllo e dell'automazione dei sistemi e dei processi, in aziende e centri di ricerca sia pubblici sia privati. I laureati magistrali in ingegneria dell'automazione devono: - conoscere in modo approfondito, sia da un punto di vista metodologico sia applicativo, le tecniche e le metodologie delle scienze di base (la matematica, la fisica e la chimica), ed essere capaci di utilizzare tali conoscenze per interpretare e descrivere per mezzo di modelli formali (logico/matematici) i problemi dell'ingegneria in generale e, in particolare, quelli dell'ingegneria dell'automazione, con particolare riferimento alla scrittura di modelli formali di processi e sistemi, alla loro simulazione, al progetto di leggi/strategie di controllo. - conoscere in modo approfondito, sia da un punto di vista metodologico sia applicativo, le tecniche e le metodologie delle scienze dell'ingegneria, ed in particolare dell'automazione, della meccanica, dell'elettronica e dell'informatica, con particolare riferimento alla capacità di identificare, formulare e risolvere i problemi che possono venir posti nella vita professionale, utilizzando metodi, tecniche e strumenti aggiornati; - essere capaci di utilizzare tecniche e strumenti per la progettazione di componenti o di interi sistemi di automazione, con particolare riferimento alla progettazione di leggi/strategie di controllo dei processi/sistemi; - essere capaci di condurre esperimenti, di analizzarne e interpretarne i dati per mezzo di ausili informatici, con il particolare scopo di identificare formalmente un processo/sistema, così da poterlo poi caratterizzare attraverso un modello matematico; - essere capaci di comprendere l'impatto delle proprie scelte progettuali nel contesto sociale e fisico-ambientale in cui si opera, anche sulla base della conoscenza delle proprie responsabilità professionali ed etiche; - conoscere i contesti aziendali e la cultura d'impresa nei suoi aspetti economici, gestionali e organizzativi ed, in particolare, saper caratterizzare tali aspetti in modo formale, con riferimento ai contesti contemporanei generali; - avere capacità relazionali e di lavoro di gruppo, ed avere la capacità di prendere decisioni ben motivate dall'analisi del contesto in cui si opera; - essere capaci di comunicare efficacemente, in forma scritta e orale, in almeno una lingua dell'Unione Europea, oltre l'italiano; - possedere gli strumenti cognitivi di base per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze, sia attraverso il proseguimento degli studi attraverso corsi di master o dottorato, sia attraverso lo studio individuale su libri e riviste scientifiche del campo.
I requisiti curricolari per l'ammissione alla Laurea Magistrale in Ingegneria dell'Automazione sono il possesso di una laurea nella classe L-8 (Ingegneria dell'Informazione) o nella classe L-9 (Ingegneria Industriale), il possesso di un numero di CFU nel SSD ING-INF/04 (Automatica) specificato nel regolamento didattico del Corso di Studio, di un numero complessivo di CFU nei SSD MAT/02, MAT/03 e MAT/05 specificato nel regolamento didattico del Corso di Studio, di un numero di CFU nel SSD FIS/01 specificato nel regolamento didattico del Corso di Studio, e la capacità di utilizzare fluentemente, in forma scritta e orale, almeno una lingua dell'Unione Europea oltre l'italiano, con riferimento anche ai lessici disciplinari.
La verifica della personale preparazione è prevista in ogni caso, con modalità specifiche definite nel regolamento didattico del Corso di Studio, ove sono definite anche le modalità della verifica della capacità di utilizzare fluentemente, in forma scritta e orale, almeno una lingua dell'Unione Europea oltre l'italiano.
Gli studenti sono invitati a consultare più di un docente per esaminare le diverse proposte di Tesi, che comprendono ad esempio attività in collaborazione con Aziende ed Enti di Ricerca, anche esteri (eventualmente con il supporto del programma Erasmus+ o simili).
In questo modo ogni studente può scegliere l'attività più consona alle proprie attitudini e aspirazioni, e possibilmente iniziare un percorso di conoscenza del mondo del lavoro (soprattutto nel caso di tesi presso aziende o enti esterni).
Inoltre il confronto diretto con il docente si rivela utile a dissipare dubbi circa i temi proposti, e ad introdurre lo studente nell'ambito dell'azienda o dell'ente esterno in caso di tesi svolta esternamente all'ateneo. Le modalità di svolgimento prevedono sempre la supervisione di uno dei docenti del corso di laurea e comprendono diverse attività di tipo sia metodologico che applicativo. I risultati dello studio devono essere riportati nella tesi di laurea magistrale, che viene discussa davanti alla commissione di laurea magistrale.
L'Ingegneria dell'Automazione ha come obiettivo lo studio dei sistemi dinamici a tempo continuo, a tempo discreto, ibridi o ad eventi discreti, a dimensione finita o infinita, l'automazione dei processi industriali, l'automazione della fabbrica, l'automazione del movimento, la robotica industriale e spaziale, l'impiego della strumentazione e dell'elettronica industriale, lo studio ed il controllo dei meccanismi e delle tecnologie di produzione.
Tutte queste attività richiedono una visione d'insieme nel trattare i vari problemi d'integrazione derivanti dal necessario uso delle tecnologie classiche dell'ingegneria (meccanica, elettrica, etc.) e delle più moderne tecnologie dell'informazione (elettronica, informatica, telecomunicazioni).
Sistemi di automazione di complessità sempre crescente sono diffusi in ogni settore dell'industria e del terziario, con una consistente domanda di esperti di automazione espressa dal mondo del lavoro.
L'ammissione viene deliberata valutando il Curriculum dello Studente (la provenienza tipica è dall'Indirizzo Robotica e Automazione del Corso di Laurea in Ingegneria Informatica della stessa Sede) e dopo un colloquio atto a verificare le competenze nelle materie di Base e Caratterizzanti che costituiscono i prerequisiti per un proficuo conseguimento del titolo con buona comprensione dei temi trattati e nei tempi previsti. Nel caso di provenienza da altro Corso di Laurea (o da altra sede Universitaria) è necessaria una preventiva Valutazione dei Titoli (verifica dei requisiti curriculari), che è richiesta dallo studente sul sistema delphi: https://delphi.uniroma2.it/totem/jsp/index.jsp entro una scadenza, tipicamente in estate, stabilita a livello di Ateneo.
Tale valutazione può essere in parte svolta anche attraverso un colloquio (in presenza o telematico) con lo studente, al fine di comprendere meglio il percorso triennale dello stesso ed indirizzare al meglio le scelte per la carriera magistrale. Responsabile della Valutazione Titoli è il coordinatore prof.
Sergio Galeani coadiuvato dalla Prof.
Laura Menini.
La robotica: introduzione, caratteristiche meccaniche di un robot, lo spazio operativo, il carico operativo, i giunti, gradi di libertà, standardizzazione dei simboli. Rotazioni, traslazioni e roto-traslazioni: le coordinate indipendenti di un corpo rigido, rotazioni in R3, l'uso dei quaternioni per rappresentare le rotazioni, rotazioni infinitesime in R3, traslazioni in R3, roto-traslazioni in R3, matrici anti-simmetriche. Cinematica diretta: notazione di Denavit-Hartenberg, robot planare a 2 membri con giunti rotoidali a cerniera, robot planare a 3 membri con giunti rotoidali a cerniera, robot cartesiano, robot cilindrico, robot SCARA, robot sferico, robot sferico (tipo quello di Stanford), polso sferico, robot antropomorfo, il manipolatore di Stanford, il robot PUMA, il robot didattico SCORTEC-ER I. Cinematica inversa: calcolo della posizione inversa in forma chiusa, calcolo dell'orientamento inverso in forma chiusa, il problema cinematico inverso in forma chiusa, inversione dinamica della cinematica. Energia cinetica e potenziale: calcolo dell'energia cinetica/potenziale di corpi materiali, teorema di Steiner. Equazioni di Eulero-Lagrange: calcolo delle variazioni, il principio di Hamilton, statica, conservazione dell'energia totale, modelli dinamici di semplici sistemi meccanici. Fondamenti di manipolazione robotica: la matrice di presa, manipolazione di un oggetto, pianificazione del compito. Pianificazione della traiettoria e del percorso: pianificazione della traiettoria, minima energia, tempo minimo, pianificazione dell'assetto, curve di Bezier. Pianificazione del percorso: il grafo di visibilità, la decomposizione in celle, il metodo delle direttrici. Controllo: controllo di posizione ed inseguimento di traiettoria, controllo a coppia calcolata, controllo PD. Visione artificiale: corrispondenza diretta, estrazione di informazioni, metodo delle proiezioni. Dispositivi: gli encoder, modulazione PWM, sistemi di trasmissione del moto.
Introduzione al controllo robusto e adattativo; Norme di segnali e sistemi; Il teorema del piccolo guadagno; Dissipativita'; Modellistica delle incertezze; Il problema H-infinito: formulazione e soluzione; Equazioni di Riccati; Loopshaping; La teoria della regolazione; Il principio del modello interno; Incertezze parametriche; Stimatori e osservatori; Controllo adattativo. Cenni di controllo robusto e adattativo nonlineare. Esempi e applicazioni.
Modelli lineari a 1 gdl. Vibrazioni libere. Vibrazioni forzate. Determinazione del fattore di smorzamento. Isolamento dalle vibrazioni. Potenza media dissipata. Risposta del sistema ad un impulso. Velocità critica flessionale. Il modello di attrito colombiano. Modelli lineari a due gradi di libertà. Vibrazioni libere. Vibrazioni forzate. Lo smorzatore dinamico delle vibrazioni. Tipologie di smorzamento dinamico. Modelli lineari a più gradi di libertà. Vibrazioni libere non smorzate. Formulazione classica del problema agli auto valori. Proprietà dei modi propri di vibrare. Disaccoppiamento delle equazioni del moto. Vibrazioni forzate non smorzate. Vibrazioni smorzate. Moti di vibrazione rigidi. Stabilità del moto. Quoziente di Rayleigh. Metodi iterativi di calcolo degli autovalori Riduzione di Guyan. Dinamica dei rotori. Equazioni delle frequenze. Metodo di Dunkerley. Metodo della linea elastica. Il modello Foppl – de – Laval. Bilanciamento degli alberi rigidi. Vibrazioni torsionali. Il metodo di Holzer. Analisi di sistemi soggetti ad impatto. Analisi dello spettro della risposta allo shock. Analisi di impatto al suolo. Massima accelerazione e spostamento. Imbottitura caratterizzata da elasticità non lineare. Relazioni accelerazioni – tempo. Fattore di amplificazione. Analisi di Fourier. Funzioni periodiche. Ottimizzazione nel calcolo dei coefficienti. Serie di Fourier in notazione complessa. Risposta a sollecitazione periodica. Integrale di Fourier. Trasformazione nel dominio delle frequenze. Trasformata discreta di Fourier (DFT). Il teorema di convoluzione. Errori nella DFT: Aliasing e Leakage. Vibrazioni longitudinali di travi. Equazione del moto. Soluzione per separazione di variabili. Ortogonalità dei modi di vibrare. Vibrazioni trasversali delle travi. Modello di Eulero – Bernoulli. Vibrazioni trasversali libere. Ortogonalità dei modi di vibrare. Vibrazioni forzate. Modello di Timoshenko. Vibrazioni torsionali delle travi. Vibrazioni torsionali libere. Vibrazioni forzate. Metodi variazionali. Il metodo di Rayleigh – Ritz. Sintesi dei moti componenti. Algoritmo di Lanczos. Metodo agli elementi finiti. Elemento trave soggetto a forza assiale. Sistemi di coordinate locali e globale. Elemento trave: modello di Eulero – Bernoulli. Condizioni al contorno. Assemblaggio delle matrici. Esperienze applicative in laboratorio. Metodo agli elementi finiti nell’analisi dinamica di un elemento di macchina. Acquisizioni di segnali mediante l’utilizzo di catene di misura accelerometriche. Sviluppo della Trasformata discreta di Fourier. Analisi modale sperimentale. Acquisizioni di segnali da prove di impatto.
Introduzione all’apprendimento per rinforzo, metodi non associativi di apprendimento, introduzione a processi decisionali Markoviani, programmazione dinamica, tecniche di apprendimento tabellari (Monte Carlo, alle differenze temporali, tracce di eleggibilità), utilizzo congiunto di tecniche di pianificazione e di apprendimento, tecniche di apprendimento basate su approssimazione funzionale (lineare e non-lineare), controllo ottimo basato sui dati per sistemi con spazio di stato e azioni continue, analisi di sistemi parzialmente osservabili, esempi di applicazione di tecniche di apprendimento per rinforzo a esempi pratici.
1) Proprietà strutturali: raggiungibilità, controllabilità, osservabilità, determinabilità. 2) Assegnazione degli autovalori mediante retroazione statica dallo stato (formula di Mitter, formula di Ackermann). 3) Progetto di osservatori dello stato e retroazione dinamica dall'uscita. 4) Elementi di teoria della realizzazione. 5) Parametrizzazione di Youla-Kucera dei controllori stabilizzanti (caso SISO).
Introduzione al corso, sistemi di equazioni non lineari, esistenza ed unicità delle soluzioni, stabilità alla Lyapunov, tecniche avanzate per l’analisi della stabilità dei punti di equilibrio, forme caratteristiche (forme normali, triangolari ecc.), nozione di controllabilità e osservabilità nonlineari, tecniche di controllo geometrico, feedback linearizzazione, osservatori ad alto guadagno, output feedback, applicazioni a sistemi robotici.
Descrizione delle principali architetture di controllo e delle diagnostiche necessarie nel controllo degli impianti a fusione nucleare
