Progettazione di Sistemi di Controllo a.a. 2005-2006 (III trimestre) Laurea Specialistica

Luca Schenato,
Telefono: 049 827 7925
Ufficio: 315 DEI/B
E-mail:  ( NO luca.schenato@dei.unipd.it !!!!)
Webpage: http://www.dei.unipd.it/~schenato
Orari ricevimento: su appuntamento email o telefonico

Descrizione 

Scopo ed argomenti del corso:

• Principi di progettazione per moderni sistemi di controlli.
• Analisi dell'interazione fra controllo, sistemi di comunicazione, implementazione embedded, software per applicazioni in tempo reale.
• Problematiche in sistemi di controllo interconnessi (Networked Control Systems) e a tempo reale (Embedded Control Systems).
• Controllo quadratico (LQ) e stima a minima varianza (Kalman) per sistemi con ritardo casuale e perdita di pacchetti di comunicazione.
• Sistemi di controllo anolonomi e controllo di veicoli su ruota
• Coordinazione e consenso in sistemi di controllo distribuiti
• Sistemi a tempo reale e scheduling
• Analisi, progettazione ed implementazione di "Pursuit Evasion Games with aid of Wireless Sensor Network and Camera Networks "

• Programma delle lezioni (non-definitivo):

  Settimana	MERCOLEDI	GIOVEDI	VENERDI
  1 (12-13/04)	Introduzione al corso	esempi di sistemi di controllo complessi: Networked Control Systems	(pasqua)
  2 (19-21/04)	(pasqua)	Richiami variabili aleatorie e probabilita'	Filtro di Kalman: equazioni
  3 (26-28/04)	Filtro di Kalman: comportamento asintotico	Filtro di Kalman: comportamento asintotico	stimatori con perdita pacchetti (I)
  4 (03-05/05)	stimatori con perdita pacchetti(II)	stimatori con ritardi aleatori (I)	VISITA LAB e DISCUSSIONE PROGETTI
  5 (10-12/05)	stimatori con ritardi aleatori (I)	controllo ottimo LQ	controllo ottimo LQG
  6 (17-19/05)	sistemi anolonomi (I)	sistemi anolonomi (II)	path planning per uniciclo (I)
  7 (24-26/05)	path planning per uniciclo (II)	coordinazinazione e consenso (I)	DISCUSSIONE PROGETTO
  8 (31/05-1/06)	coordinazinazione e consenso (II) prof. zampieri	coordinazinazione e consenso (III) prof. zampieri	(festa della repubblica)
  9 (07-09/06)	coordinazinazione e consenso (IV) prof. zampieri	real-time software per controllo (I)+(II) (1.5+1.5 ore) prof. Palopoli	(no lezione)
  10 (14-16/06)	controllo del volo negli insetti: esempio di sistema sottoattuato	reti wireless in ambito industriale prof. S. Vitturi	ricapitolazione corso e argomenti non trattati

Libri di testo:

• Appunti dalle lezioni
• Articoli e libri indicati dal docente
• Link a manuali, dispense, lucidi, etc... disponibili su Internet ( vedi Manuali per dettagli).

Modalità di svolgimento d'esame:

L'esame consiste in:

• Stesura degli appunti di una lezione in latex (10% voto finale)
• 2-3 Esercitazioni MATLAB che riguardano gli argomenti del corso (20%)
• Sviluppo di progetto teorico/sperimentale da svolgere durante il corso in gruppi di 3-4 persone. Alla fine del corso e' richiesta la stesura di una relazione scritta e di una presentazione orale di gruppo (40%). Infine ci sara' un breve orale personale nel quale viene discusso il contributo dello studente nel progetto di gruppo (30%)

Materiale 

Appunti:

1. Lezione 1 (PDF), (file sorgente .tex e .bib e classe .sty).
2. Lezione 2 (PDF), (file sorgente .tex)
3. Lezione 3 (PDF), (file sorgente .tex)
4. Lezione 4 (PDF), (file sorgente .tex)
5. Lezione 5 (PDF), (file sorgente .tex)
6. Lezione 6 (PDF), (file sorgente .tex)
7. Lezione 7 (PDF), (file sorgente .tex)
8. Lezione 8 (PDF), (file sorgente .tex)
9. Lezione 9 (PDF), (file sorgente .tex)
10. Lezione 10 (PDF), (file sorgente .tex)
11. Lezione 11 (PDF), (file sorgente .tex) 
12. Lezione 12 (PDF), (file sorgente .tex)
13. Lezione 13 (PDF), (file sorgente .tex) (Aggiornata 6 Giugno)
14. Lezione 14 (PDF), (file sorgente .tex)
15. Lezione 15 (PDF), (file sorgente .tex)
16. Lezione 16 (PDF), (file sorgente .tex)
17. Lezione 17 (PDF), (file sorgente .tex)
18. Lezione 18 (PDF), (file sorgente .tex)

Lezioni L.Palopoli: lec1, lec2, lec3

Lezione S.Vitturi: slides

Esercitazioni:

1. Esercitazione 1 (PDF). Alcune funzioni MATLAB utili (.zip). Scadenza 10 Maggio.
2. Esercitazione 2 (PDF). Alcune funzioni MATLAB utili (.zip). Scadenza 24 Maggio.

Libri:

1. Giorgio Picci, "Fitraggio Statistico (Wiener, Levinson, Kalman) e Applicazioni", Libreria Progetto, 2006
2. Richard M. Murray, Z. Li, S.S. Sastry. "A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation". 1994. CRC Press. Capitoli 7 e 8.

Articoli:

1. D. Estrin, D. Culler, K. Pister, G. Sukhatme. "Connecting the Physical World with Pervasive Networks". IEEE Pervasive Computing, pp. 59-69, January-March 2002.[PDF] [Estrin:02]

2. Bruno Sinopoli, Luca Schenato, Massimo Franceschetti, Kameshwar Poolla, Michael I. Jordan, Shankar S. Sastry. "Kalman Filtering with Intermittent Observations", IEEE Transactions on Automatic Control, September 2004. [PDF] [Sinopoli:04]

3. Luca Schenato. "Optimal estimation in networked control systems subject to random delay and packet drop", work in progress, April 2006, [PDF] [Schenato:06]

4. Luca Schenato, Bruno Sinopoli, Massimo Franceschetti, Kameshwar Poolla,  Shankar S. Sastry, "Foundations of Control and Estimation over Lossy Networks", submitted for publication, December 2005, [PDF] [Schenato-Sinopoli:05]

5. R. Murray, S. Sastry. "Nonholonomic motion planning: steering using sinusoids". IEEE Transactions on Automatic Control, 38(5):700:716, May 1993 [PDF], [Murray:93]

    Facoltativi:

1. G. Oriolo, A. De Luca, M. Vendittelli, "WMR control via dynamic feedback linearization: Design, implementation and experimental validation," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 10, no. 6, pp. 835-852, 2002 [PDF] [Oriolo:02].

2. A. Balluchi, A. Bicchi, and P. Souères. "Path-following with a bounded-curvature Vehicle: a Hybrid Control Approach". International Journal of Control, 78(15):1228-1247, October 2005. [PDF] [Balluchi:05]

3. João Hespanha, Payam Naghshtabrizi, Yonggang Xu. "Networked Control Systems: Analysis and Design". July 2005. Submitted for publication. [PDF] [Hespanha:05]

4. Martin Andersson, Dan Henriksson, Anton Cervin, Karl-Erik Årzén: "Simulation of Wireless Networked Control Systems".   In Proceedings of the 44th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference ECC 2005,  Seville, Spain, December 2005. [PDF] [Andersson:05]

5. D. H. Shim, H. J. Kim and S. Sastry. "Decentralized Nonlinear Model Predictive Control of Multiple Flying Robots in Dynamic Environments", IEEE Conference on Decision and Control, December, 2003. [PS]

Link:

1. Corso di "Controllo di Sistemi Anolonomi", Prof. Giuseppe Oriolo, Roma La Sapienza, 2002. (lucidi e articoli di approfondimento)

Manuali ed esempi Matlab/Simulink:

• Link a esempi di controlli automatici MATLAB e Simulink on-line Control Tutorials for MATLAB and Simulink sviluppati a CMU
• Link alle Esercitazioni Matlab per il corso di "Fondamenti di Automatica" per Informatici a.a. 04-05 (Prof. Zampieri) con esempi, esercizi svolti e proposte di esercizi per progettazione di controllori.

Toolbox per Matlab:

• TrueTime: toolbox per simulazione di sistemi interconnessi ed embedded a tempo reale

Latex:

• Text Editor per latex: TeXnicCenter (freeware) e WinEdt (a pagamento)
• E' necessario installare Miktex per poter compilare file latex
• Texpoint: Add-in software per scrivere equazioni Latex in presentazioni PowerPoint, utilissimo !!
• Formato Latex (esempio compilato PDF) per stesura note PSC_note.tex e file classe PSC_class.sty
• Per fare grafici e figure da inserire su documenti io trovo comodo utilizzare PowerPoint, stampo la slide su PDF, e poi utilizzo Tools-->Advance Editing-->Crop per selezionare la parte della slide che mi interessa, ed infine la salvo come .eps .

Siti utili:

• Link alla pagina dell' addetto informatico del DEI con molte informazioni e guide on-line sia Matlab che Latex.
  

Laboratori 

Il laboratorio di Navigazione Autonoma (NavLab) dove svolgere la parte sperimentale del progetto si trova al piano terra DEI/A

Annunci e comunicazioni varie