Applicazioni dell'Automatica

1. Il ruolo dell’automatica nei problemi di aerospazio

   1. Introduzione ai satelliti e il problema dell’assetto 

2. La dinamica dell'assetto di un satellite rigido:

   1. Matrici di Rotazione e loro parametrizzazioni: angoli di Roll-Pitch-Yaw (RPY), rappresentazione asse/angolo e quaternioni;

   2. Le equazioni della dinamica con lo spazio di stato.

3. Controllo d’assetto di un satellite rigido in presenza di disturbi costanti:

   1. Dal modello non-lineare in termini di angoli RPY al suo modello approssimato lineare intorno al punto di lavoro;

   2. Sintesi del controllore lineare sulla base del principio di separazione (con e senza misure dei disturbi); 

   3. Cenni a ulteriori problemi: l’effetto del campionamento e dei dispositivi di tenuta; la dinamica degli attuatori.

4. Il controllo di formazione di satelliti: 

   1. Definizione di sistema multi-agente e di grafo di comunicazione;

   2. Caratterizzazione del consenso per sistemi di tipo integratore;

   3. Cenni alla sintesi del feedback dallo stato per il controllo di formazione.

Testo di Riferimento

De Ruiter, Anton H., Christopher Damaren, and James R. Forbes. “Spacecraft dynamics and control: an introduction”. John Wiley & Sons, 2012.

1. Introduzione al problema del routing

   1. Richiami sui grafi, l’importanza dell’instradamento, il concetto di flusso

   2. Architettura delle smart networks: reti 5G, beyond 5G e smart transportation systems

   3. il concetto di equilibrio di rete: ottimo globale, user equilibrium ed il price of anarchy 

2. Il routing statico

   1. Vantaggi e limiti dell’assegnazione del traffico statica

   2. Algoritmi per risolvere il routing statico

   3. Applicazioni sull’instradamento di veicoli e pacchetti dati

3. Il routing dinamico

   1. Le reti come sistemi dinamici, concetti, modelli e loro derivazione

   2. Il concetto di utility e latency functions

   3. Leggi di routing dinamico centralizzate e distribuite

   4. Convergenza e stabilità degli equilibri di rete sotto opportuni protocolli

4. L’uso del routing per applicazioni avanzate

   1. Introduzione al routing ibrido

   2. L’impatto dei veicoli elettrici sui transportation system del futuro

   3. Quality of Service e Quality of Experience in sistemi a carico elastico

 Testi di riferimento

Conte, Marco. Dynamic routing in broadband networks. Vol. 3. Springer Science & Business Media, 2003.

Wenning, Bernd-Ludwig. Context-based routing in dynamic networks. Wiesbaden: Vieweg+ Teubner, 2010.

1. Introduzione alla Robotica 

   1. Un “primer” sui robot manipolatori

      1. Usi e applicazioni

      2. Componenti: meccanica, attuatori, sensori, supervisione, controllo

      3. Modelli matematici

         1. Cinematica diretta e inversa, cinematica differenziale

         2. Dinamica diretta e inversa

   2. Interazione robot-ambiente

      1. Dispositivi passivi e sensori per la gestione delle forze di contatto

      2. Esempi di compiti con scambio di forze/interazione fisica

      3. Controllo non lineare di robot in presenza di contatto ambientale

      4. Modelli lineari SISO per il controllo della forza di contatto

2. Introduzione alla Robotica Mobile 

   1. Sistemi e problemi

   2. Cinematica e modellistica di WMRs 

   3. Pianificazione e controllo del moto di WMRs

   4. Automated Lane Keeping

Testi di Riferimento

S. Eppinger and W. Seering, ‘‘Introduction to dynamic models for robot force control,’’ IEEE Control Systems Mag., vol. 7, no. 2, pp. 48-52, 1987. doi:10.1109/MCS.1987.1105274

S. Eppinger and W. Seering, ‘‘Understanding bandwidth limitations in robot force control,’’ Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp. 904-909, 1987. doi:10.1109/ROBOT.1987.1087932

S. Eppinger and W. Seering, ‘‘Three dynamic problems in robot force control,’’ IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 8, no. 6, pp. 751-758, 1992. doi:10.1109/70.182675 

Siciliano, Sciavicco,Villani, Oriolo, “Robotics: Modelling, Planning and Control”, 3rd Edition, Springer, 2010

Choset, Lynch, Hutchinson, Kantor, Burgard, Kavraki,Thrun, “Principles of Robot Motion: Theory, Algorithms and Implementations”, MIT Press, 2005

Siciliano, Khatib, Eds.,” Handbook of Robotics”, 2nd Edition, Springer, 2016

Siegwart, Nourbakhsh, “Introduction to Autonomous Mobile Robots”, MIT Press, 2004

Tzafestas, ”Introduction to Mobile Robot Control”, Elsevier, 2014