Corso di laurea: Automation Engineering and Control of Complex Systems (Ingegneria dell'automazione e del controllo dei sistemi complessi) Programmazione per l'A.A. 2013/2014

1.Cinematica dei corpi rigidi: 2. Cenni di dinamica analitica. 3. Analisi cinematica di meccanismi piani: 4. Analisi cinematica dei meccanismi spaziali: 5. Analisi dinamica di sistemi articolati: 6. Analisi dinamica dei sistemi multicorpo 7. Metodi ed applicazioni delle tecniche multibody 8. Soluzione numerica di equazioni differenziali 9. Modelli lineari ad 1 g.d.l. 10. Modelli lineari a due o più g.d.l. 11. Introduzione ai robot 12. Richiami di Algebra Lineare 13. Cinematica e dinamica di manipolatori seriali. 14. Cinematica e dinamica dei manipolatori complessi. 15. Applicazioni ai sistemi robotici delle tecniche multibody 16. Soluzione numerica di equazioni differenziali

Belfiore N., Di Benedetto A. Pennestrì E.- Fondamenti di Meccanica Applicata alle Macchine, II edizione, Casa Editrice Ambrosiana,
Jorge Angeles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems, Springer.

Metodi per la caratterizzazione dei sistemi di misura.Sistemi automatici di misura.Sensori resistivi: Potenziometri, SG, RTD.Circuiti di condizionamento per sensori resistiviSensori basati su variazione di impedenza: capacitivi, Induttivi, LVDTCircuiti di condizionamento per sensori a variazione di impedenzaSensori attivi: Termocoppie, sensori Piezoelettrici e FerroelettriciAmplificatore di carica e amplificatore di misuraSistemi per la misura di grandezze assolute (spostamento, velocità ed accelerazione)Cenni su sistemi per la misura di altre grandezze (Forza, pressione, flusso, portata volumetrica, densità, portata di massa)Cenni su altre tipologie di sensori (encoder, digitali, ultrasuoni, etc.)Sistemi multisensoriali, smart sensors, (wireless)sensor networks, power harvestingSensori basati su materiali innovativiCenni sulle tecnologie per la realizzazione di sensori

E. Doebelin: Strumenti e metodi di misura, Mc Graw Hill;
Pallas-Areny J.G. Webster: Sensors and Signal Conditioning;

1. Concetti base sui sistemi biomediciStrumentazione Biomedica - schema Generale, modalità operative, vincoli nella misurazione di grandezze fisiologiche, classificazione della strumentazione, disturbi e tecniche di compensazione- Valutazione delle performance della strumentazione - caratteristiche statiche(accuratezza,precisione, risoluzione, riproducibilità, sensitività, drift, range degli ingressi, impedenza d’ingresso) e caratteristiche dinamiche (strumenti di ordine zero, primo e secondo, ritardi)- Criteri di Progettazione – processo di progettazione della strumentazione biomedica, sistemi di regolamentazione. Esempi di sistemi biomedicali. Organi artificiali.LABonChip.2. Metodi di analisi di sistemi e segnali bioelettriciStrutture e funzioni del sistema nervoso (centrale e periferico), i neuroni, come i neuroni trasmettono i segnali, come i neuroni comunicano, modelli elettrici dei neuroni, correnti e potenziali extra cellulari, sistemi per la registrazione della attività dei neuroni, potenziale di azione muscolare. Elettroneurogramma (ENG)- Elettromiografia(EMG)-ElettroRetinogramma(ERG)-ElettroOculogramma(EOG). Elettrocardiogramma - cenni di anatomia e fisiologia, parametri sistemici (pressione cardiaca, velocità e flusso, cardiac output), modellazione elettrica, attività elettrica (ECG), tecnologie per il cuore artificiale, sangue ed emosostituti. Attività elettromagnetica nella corteccia –anatomia del sistema nervoso centrale, Registrazione attività elettrica dell’encefalo (EEG ed MEG), ritmi encefalici. Casi di studio (ECG, EEG, MEG) - metodi di pre-processamento (statistica, filtri in frequenza ed di saturazione), metodi di processa mento - analisi lineari (potenza), analisi multivariata (ICA) e analisi della connettività.3. Sistemi e tecnologie per la diagnostica per immaginiImmagine radiologica (RX)- produzione di RX, Iterazione RX e tessuti, strumentazione per RX planare, agenti di contrasto, applicazioni cliniche: Angiografia, Dual-Energy, Fluorscopia, Mammografia. Tomografia Computerizzata- Strumentazione, trattamento dell’immagine (backprojection ed analisi iterativa), TC a spirale, TC a spirale multi sezione. Sicurezza e dosi di radiazioni. Immagine Ecografia- produzione degli ultrasuoni (US) e variabili caratteristiche (impedenza acustica, intensità e pressione), meccanismi per la propagazione (riflessione e rifrazione), meccanismi per la dispersione dell’energia (assorbimento, scattering, attenuazione), strumentazione (singolo cristallo,array), formazione del fascio (near-field boundary, lateral resolution, focusing), compensazione Time-Gain, Modalità diagnostiche di scansione (A-Mode, M- Mode, B-Mode), applicazione cliniche e sicurezza

• Webster J.G., Medical Instrumentation: Application and Design, WILEY, 1997
• Andrew Webb, Introduction of Biomedical Imaging, IEEE press Series on Biomedical Eng., WILEY-INERSCIENCE
• Michael C. K. Khoo, Physiological Control System: Analysis, Simulation and Estimation, IEEE press Series on Biomedical Eng., WILEY-INERSCIENCE

Electromechanical systems. Energy balance and conservative systems:
determination of electromagnetic forces and torques. General information
on electrical machines: materials, losses, efficiency, thermal behavior
and types of service. Transformer: Principle of operation; HF
transformers. Asynchronous machine: MMF of distributed windings and
equations, pole pairs, equivalent circuit, slip, electromagnetic torque;
no-load and locked- rotor tests, starting, single-phase induction
motors. Synchronous machine: starting cage and damper windings,
equivalent circuit, load angle, synchronous and reluctance torque;
interconnected synchronous generators. Special synchronous machines:
permanent magnet motors, synchronous reluctance motors, stepper motors,
switched reluctance motors, brushless DC motors. DC machines: commutator
action, load operation, DC motors, shunt excitation generators, series
excitation motors. Universal motor. Control of electromechanical
systems: rectifiers, converters for DC and AC electrical machines,
electrical drives. Digital modulation techniques: PWM, space vector. VSI
and CSI. DC and AC motor drives. Scalar control. Current control. V by f
constant drives. Stepper motors control. Switched reluctance motor
control. Vector control of asynchronous, synchronous and permanent
magnet machines.

• Fitzgerarld: “Electric Machinery”, Mc Graw Hill.
• Mohan: "Power Electronics", Hoeply.
• Krause: “Analysis of Electrical Machines”, IEEE Press.

Modelli con incertezza.Stabilità.Decomposizione ai valori singolari.Realizzazioni Bilanciate.Modelli di ordine ridotto.Controllo Ottimo LQR.Realizzazioni bilanciate a catena chiusa.Fattorizzazioni coprima.Classe dei compensatori stabilizzanti.Sistemi passivi e bounded-real.Controllo H-infinito.Controllo multi obbiettivo.LMI (Linear Matrix Inequalities) per il controllo ottimo e robusto.Simultanea Stabilizzabilità di più sistemi.

L. Fortuna, M.Frasca, Optimal and Robust Control- Advanced Topics with Matlab, CRC Press, 2012.