Progettazione di Sistemi di Controllo a.a. 2007-2008 (I 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.
• Coordinazione e consenso in sistemi di controllo distribuiti
• Sistemi a tempo reale e scheduling
• Analisi, progettazione ed implementazione di sistemi di controllo tramite reti di sensori wireless

• Programma delle lezioni (da aggiornare):

  Settimana	MERCOLEDI	GIOVEDI	VENERDI
  1 (3-5/10)	Introduzione al corso	(no lezione)	Richiami variabili aleatorie e probabilita' (Lezione1 PDF e latex aggiornato 05/10/07)
  2 (10-12/10)	Filtro di Kalman (I) (Lezione2 PDF e latex e classe .sty)	(Lezione ore 13:30-16:15) Filtro di Kalman a regime: caso scalare  (Lezione3 PDF )	Filtro di Kalman a regime: caso multivariabile(Lezione4 PDF aggiornata 26/10/07) + DISCUSSIONE PROGETTI
  3 (17-19/10)	(no lezione)	(no lezione)	Filtro di Kalman con perdita pacchetti (Lezione5 PDF aggiornata 26/10/07)
  4 (24-27/10)	Filtro a guadagno constante con perdita pacchetti (Lezione6 PDF  aggiornata 09/11/07))	(Lezione ore 13:30-16:15) Stimatori con perdita pacchetti (Lezione7 PDF  aggiornata 26/10/07)) Stimatori con sensori intelligenti (Lezione8 PDF aggiornata 26/10/07)	Stimatori a regime con ritardi aleatori (Lezione9 PDF) Stimatori ottimi a regime con ritardi aleatori (Lezione10 PDF)
  5 (31/10-02/11)	Stimatori ottimi a regime con ritardi aleatori e sensori distribuiti(Lezione11 PDF)	(no lezione)	(no lezione)
  6 (07-09/11)	controllo ottimo LQ (Lezione12 PDF)	(Lezione ore 13:30-16:15)controllo ottimo LQG (Lezione13 PDF)	tecniche di controllo per compensazione perdita pacchetti (Lezione14 PDF)
  7 (14-16/11)	stima distribuita e riassunto perdita pacchetti (Lezione15 PDF , lucidi lezione PDF) Algoritmi di consensus: motivazioni e applicazioni  (Lezione16 PDF)	(Lezione ore 13:30-16:15)Teorema di Peron e matrici stocastiche (Lezione17 PDF)	(no lezione)
  8 (21-23/11)	Matrici stocastiche e grafi di comunicazione  (Lezione18 PDF)	(Lezione ore 13:30-16:15) Prodotto di matrici stocastiche tempo-varianti (Lezione19 PDF)	Matrici stocastiche tempo-varianti e grafi (Lezione20 PDF)
  9 (28-30/11)	Algoritmi di consensus randomizzati (I)  (Lezione21a PDF e Lezione21b PDF)	(Lezione ore 12:30-16:15)Algoritmi di consensus randomizzati (I)  (Lezione22 PDF)	Algoritmi di consensus randomizzati con memoria, gossip, etc (Lezione23 PDF)
  10 (5-7/12)	(no lezione)	(ore 14:30-16:00 Aula Me) Reti Wireless per applicazioni industriali  prof. S. Vitturi	Esempi di algoritmi e tecniche di controllo per le comunicazioni wireless prof. M. Rossi

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 (obbligatorio)
• 2-3 Esercitazioni MATLAB che riguardano gli argomenti del corso (obbligatorio)
• 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 (formato doppia colonna stile articolo IEEE )  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 vecchio corso 2006:

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)
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 e latex). Alcune funzioni MATLAB utili (.zip). Scadenza 10 Novembre 2007.
2. Esercitazione 2 (PDF e latex). Alcune funzioni MATLAB utili (.zip). Scadenza 24 Novembre 2007.
3. Esercitazione 3 (PDF) (Aggiornato 10/12/2007). Scadenza 07 Gennaio 2007 .

Libri:

1. Giorgio Picci, "Fitraggio Statistico (Wiener, Levinson, Kalman) e Applicazioni", Libreria Progetto, 2006

Articoli:

1. 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]

2. L.Schenato "Optimal estimation in networked control systems subject to random delay and packet drop". [PDF] [Schenato:06] (vedi anche articolo [Sinopoli:04])

3. L.Schenato "Optimal sensor fusion for distributed sensors subject to random delay and packet loss". [PDF] [Schenato:07a] submitted to CDC'07

4. João Hespanha, Payam Naghshtabrizi, Yonggang Xu. "A survey of recent results in Networked Control Systems". Proceedings of IEEE, January 2007, 95(1), pp. 138-162. [PDF] [Hespanha:05]

5. Luca Schenato, Bruno Sinopoli, Massimo Franceschetti, Kameshwar Poolla,  Shankar S. Sastry, "Foundations of Control and Estimation over Lossy Networks", Proceedings of IEEE, January 2007, 95(1), pp. 163-187.[PDF] [Schenato:07b]

    Facoltativi:

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. James R. Moyne, Dawn M. Tilbury, "The Emergence of Industrial Control Networks for Manufacturing Control, Diagnostics, and Safety Data," Proceedings of IEEE, January 2007, 95(1), pp. 29-47.[PDF] [Moyne:07].

3. L.Schenato, "To zero or to hold control inputs in lossy networked control systems?", Proceedings of ECC'07, July 2007, [PDF] [Schenato:07c].

4. V. Gupta, S. Adlakha, B. Sinopoli and A. Goldsmith, "Towards Receding Horizon Networked Control", submitted to Automatica, 2007 [PDF]. [Gupta:07]

5. N Elia, JN Eisenbeis “Limitations of linear remote control over packet drop networks”, Proceedings CDC’04, [PDF] [Elia:04]

6. E. Song, Y. Zhu, J. Zhou, Z. You “Optimal Kalman fintering fusion with cross-correlated sensor noises”, to appear in Automatica, [PDF] [Song:07]

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 !!
• 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 

Proposta progetti per il corso a.a. 2007-2008(relazione PDF) (Aggiornato 25/10/2007)