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    Ciro NATALE

    Insegnamento di MECCATRONICA

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA INFORMATICA

    SSD: ING-INF/04

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Lo studente dovrà essere in grado di progettare un sistema meccatronico, sceglierne ed integrarne i componenti. Dovrà conoscere le diverse tecnologie disponibili per la realizzazione dei sistemi di attuazione, senso e controllo. Dovrà infine essere capace di programmare il firmware dell'unità di controllo del sistema meccatronico utilizzando le tecniche di controllo digitale.
    Lo studente imparerà altresì a modellare e controllare la dinamica longitudinale e laterale di un veicolo con particolare riferimento ai moderni sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS).

    Testi di riferimento

    C. W. de Silva, Mechatronics: A foundation course, CRC press, 2010
    R. Rajamani, Vehicle Dynamics and Control, Springer, 2nd ed., 2012

    Obiettivi formativi

    Fornire allo studente le metodologie necessarie al progetto di un sistema meccatronico, dagli algoritmi di controllo digitale all’architettura hardware/software, all’integrazione dei sistemi di attuazione e senso nell’unità di controllo embedded.
    Ulteriori obiettivi sono l’apprendimento delle principale tecniche di modellazione e controllo della dinamica longitudinale e laterale dei veicoli, come esempio di sistema meccatronico complesso.

    Prerequisiti

    Sono importanti conoscenze di teoria dei sistemi e controlli automatici con particolare riferimento ai sistemi in retroazione multivariabili, di elettronica e teoria dei segnali.

    Metodologie didattiche

    Il corso prevede lezioni frontali ed esercitazioni numeriche e di laboratorio.

    Metodi di valutazione

    Esame orale

    Altre informazioni

    Verranno forniti pacchetti software per la simulazione.

    Programma del corso

    Prof. S. Pirozzi (6 CFU):
    Elementi di controllo digitale e sistemi di prototipazione in tempo reale.
    Tecniche di fusione sensoriale con approccio Bayesiano: filtri di Kalman, particle filters.
    Sistemi di attuazione: modellistica e controllo di attuatori convenzionali e attuatori smart. Sistemi sensoriali: sensori per il controllo di processo e sensori per applicazioni robotiche. Protocolli di comunicazione per l’integrazione in unità di controllo embedded.
    Prof. C. Natale - (3 CFU):
    Modello cinematico e dinamico della dinamica laterale; modello a bicicletta. Schema di controllo di sterzata per il mantenimento della corsia (LKS). Modello della dinamica longitudinale; modello dello pneumatico e relative forze di trazione, modello della forza di resistenza aerodinamica. Schema di controllo per il controllo della velocità di crociera (Cruise Control). Cenni di controllo adattativo della velocità di crociera mediante tecniche di Model Predictive Control.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The student will be able to design a mechatronic system, selecting and integrating its components. The student will have to know the different technologies available for realization of actuation, sensing and control systems. Eventually, the student will be able to program the firmware of the control unit of the mechatronic system based on digital control techniques. The student will also learn to model and control the longitudinal and lateral dynamics of a vehicle, with particular reference to modern advanced driving assistance systems (ADAS).

    Textbook and course materials

    C. W. de Silva, Mechatronics: A foundation course, CRC press, 2010
    R. Rajamani, Vehicle Dynamics and Control, Springer, 2nd ed., 2012

    Course objectives

    The aim is to provide the student with methods necessary to design a mechatronic system, from digital control algorithms to hardware/software architecture, integration of actuation and sensing systems into the embedded control unit.
    An additional objective is the study of main techniques to model and control longitudinal and lateral dynamics of a vehicle, one of the most widespread complex mechatronic systems.

    Prerequisites

    Knowledge of system theory and automatic control is relevant, with special focus on multivariable feedback systems, as well as electronics and signal theory.

    Teaching methods

    The course include both lessons and laboratory practice.

    Evaluation methods

    Oral exam

    Other information

    Simulation software packages will be provided.

    Course Syllabus

    Prof. S. Pirozzi (6 CFU):
    Basics of digital control systems and real-time operating systems. Sensor fusion techniques based on Bayesian approach: Kalman filters, particle filters.
    Actuation systems: modeling and control of conventional and smart actuators. Sensory systems: sensors for process control and sensors for robotics applications. Communication protocols for embedded control units.
    Prof. C. Natale (3 CFU):
    Kinematic and dynamic model of the lateral dynamics; bicycle model. Control scheme for the Lane Keeping System (LKS). Model of the longitudinal dynamics; tire model and traction forces, model of the aerodynamic drag force. Control scheme for the Cruise Control. Basics of the Adaptive Cruise Control through Model Predictive Control methods.

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