Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Teaching schedule

Academic year: 
2017/2018
Teaching: 
Belonging course: 
Course of Bachelor's Degree Programme on COMPUTER, BIOMEDICAL AND TELECOMMUNICATION ENGINEERING
Disciplinary sector: 
SYSTEMS AND CONTROL ENGINEERING (ING-INF/04)
Credits: 
9
Year of study: 
2
Teachers: 
Prof. ARIOLA Marco
Cycle: 
First Semester
Hours of front activity: 
72

Language

Italian

Course description

Expected results according to the Dublin descriptors.
- Knowledge and ability to understand: the student must be able to
analyze linear systems and to identify their main characteristics, in the
domain of time and frequency.
- Ability to apply knowledge and understanding: Design of simple analog
filters based on the desired frequency characteristics.
- Making judgments: develop the ability to critically assess the behavior
of a linear system in the presence of external inputs or assigned initial
conditions.
- Communication skills: ability to clearly express procedures and results
regarding system analysis.
- Ability to learn: know how to integrate knowledge from various sources
in order to achieve a broad vision of the problems related to the behavior
of dynamic systems.

Prerequisites

It is necessary to have acquired the main contents provided by the
courses of linear algebra, physics and mathematical analysis, and in
particular:
- operations between matrices;
- eigenvalues and eigenvectors;
- differential equations with constant coefficients;
- equations of simple mechanical systems.

Syllabus

9 CFU
- Linear algebra review (6 hours).
Linear Algebra: Calculation of the Inverse Matrix. Definition of the
exponential of a matrix.
- Representation of dynamic systems (12 hours).
Dynamic systems and mathematical models. Input and output variables.
Algebraic systems and dynamic systems. State variables. Representation
in the state-space form. Linear and non-linear systems, time-variant and
time-invariant, SISO and MIMO. Equilibrium state and output. Stability of
an equilibrium state. Linearization of non-linear systems around a state of
equilibrium.
- Time domain analysis of linear time-invariant systems (LTI), discrete
time and continuous time (22 hours).
Representation of LTI systems. Equivalent representations. Superposition
principle. Free evolution and forced evolution. Free evolution modes.
Dominant modes. Calculation of forced response to impulse and step.
Parameters of the step response. Steady-state response and transient
response. Stability of LTI systems. Routh's criterion.
Breve introduzione a Matlab/Octave. Principali comandi per la
manipolazione di vettori e matrici. Principali comandi grafici. Analisi dei
sistemi LTI con l'ausilio di Matlab/Octave.
Testi di riferimento P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, Fondamenti di Controlli Automatici,
4 ed., Mc Graw Hill Italia, 2015
Obiettivi formativi Risultati attesi secondo gli indicatori di Dublino:
- Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente deve essere in
grado di analizzare i sistemi lineari e di individuarne le principali
caratteristiche, nel dominio del tempo e della frequenza.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Progettazione di
semplici filtri analogici in base alle carattestiche frequenziali desiderate;
utilizzo di software (MATLAB, OCTAVE...) al fine di valutare il
comportamento di un sistema lineare e nonlineare.
- Autonomia di giudizio: sviluppare la capacità di valutare criticamente il
comportamento di un sistema lineare in presenza di forzamenti esterni o
di assegnate condizioni iniziali.
- Abilità comunicative: capacità di esprimere chiaramente procedure e
risultati relativamente all'analisi dei sistemi.
- Capacità di apprendere: saper integrare le conoscenze da varie fonti al
fine di conseguire una visione ampia delle problematiche connesse al
comportamento dei sistemi dinamici.
Prerequisiti È necessario avere acquisito e assimilato i contenuti principali forniti dai
corsi di algebra lineare, fisica e analisi matematica, e in particolare:
- operazioni tra matrici;
- autovalori e autovettori;
- equazioni differenziali a coefficienti costanti;
- equazioni di semplici sistemi meccanici.
Metodi didattici Lezioni frontali; esercitazioni guidate.
Modalità di verifica
dell'apprendimento
L'esame è diviso in una prova scritta e in una prova orale. La prova
scritta consiste di tre esercizi numerici a ciascuno dei quali viene
assegnato un punteggio. La prova scritta si intende superato con un
punteggio minimo di 16. Nella successiva prova orale, che si può svolgere
nella stessa giornata o a distanza di qualche giorno, viene valutata la
capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso.
- Analysis in the Laplace domain of LTI systems with continuous time (16
hours).
The Laplace transform: definition and main properties. Inverse Laplace
transform. Definition of transfer function. Zeros and poles. Calculation of
the evolution of an LTI system in the Laplace domain. From the transfer
function representation to an i-s-u representation. Block diagrams. Series
connections, parallel and feedback.
- Analysis in the frequency domain of LTI systems with continuous time
(16 hours).
The harmonic response function and its interpretation. Steady-state
response to sinusoidal signals. Filtering action of dynamic systems. Bode
diagrams: asymptotic diagrams and corrections. Main parameters of the
harmonic response.

Teaching Methods

Frontal lectures; classroom exercises.

Textbooks

Antsaklis, P., Michel, Anthony N., A Linear Systems Primer, Birkhauser,
2007

Learning assessment

The exam is divided into a written test and an oral test. The written test
consists of three numerical exercises each with an assigned score. The
written test is intended to be passed with a minimum score of 16. In the
oral exam, which can be performed on the same day or a few days later,
the ability to link and compare different aspects treated during the
course.

More information

Lectures are in Italian. The professor is fluent in English and is available to interact with students in English, also during the examination.

Office hours: Monday 10-11; Wednesday 17-18