Giovanni INDIVERI

Giovanni INDIVERI

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04: AUTOMATICA.

giovanni.indiveri@unisalento.it

Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione

Centro Ecotekne Pal. O - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio, Piano terra

Telefono +39 0832 29 7220

Area di competenza:

Robotics, Automatic Control Systems.

Orario di ricevimento

Su appuntamento per email.

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Curriculum Vitae

Giovanni Indiveri holds a Laurea degree in Physics since 1995 and a Dottorato di Ricerca (Ph.D.) in Electronic Engineering and Computer Science since 1998. From 1999 to 2001 he was a post-doc Researcher at the Fraunhofer (formerly GMD) Institute for Intelligent Autonomous Systems FhG - AiS of Sankt Augustin, Germany. Since December 2001 he is Ricercatore (Assistant Professor) at the School of Engineering of the University of Salento (formerly of Lecce), Italy. His research interests are in the area of autonomous robotics and in particular of guidance control laws for underactuated systems. He has been active in fundamental and applied research in the area of marine and mobile land robots. Up to April 2017 he has published over 100 papers in International Conference Proceedings and Journals. He is Vice-Chair
of the IFAC Technical Committee 7.5 Intelligent Autonomous Vehicles
(until July 2011). He is the coordinator of the H2020 WiMUST project in Marine Robotics http://www.wimust.eu.  

5 April 2017

 


Corso di Laurea in Ingegneria dell'Informazione:

Fondamenti di Automatica
7 CFU
III Anno, I Periodo

Orario di ricevimento 

• su appuntamento da fissare per email 

 

Obiettivi del Modulo 

Il corso mira a fornire i concetti e gli strumenti metodologici di base per l'analisi e la sintesi di sistemi di controllo a tempo continuo, lineari, tempo invarianti a singolo ingresso e singola uscita. 

Requisiti 

Sono richieste conoscenze di Segnali e Sistemi e di Analisi Matematica. 

Modalità d'esame 

L'esame finale si compone di una prova scritta ed una prova orale da svolgersi nello stesso periodo degli esami. La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi di analisi e sintesi di sistemi di controllo (tipicamente lineari tempo invarianti) ed ha come obiettivo primario quello di verificare la conoscenza e la comprensione della materia. Nel risolvere la prova scritta i candidati sono chiamati a dimostrare la capacità di applicare le loro conoscenze e competenze su casi concreti identificando le informazioni pertinenti ed utilizzando correttamente i dati forniti per risolvere i problemi posti (criteri di Dublino). La prova orale mira a verificare il grado di approfondimento della conoscenza e comprensione degli aspetti concettuali della materia nonché a verificare la capacità dei candidati nel comunicare propriamente in merito. Per il superamento dell'esame e' necessario il superamento delle due prove previste. La valutazione finale è ottenuta dalla media delle valutazioni delle due prove. 

Sito Internet di riferimento 

https://intranet.unisalento.it/ 

Programma

Teoria 

• Introduzione al corso ed ai concetti fondamentali. (ore: 5) 

Lo schema del controllo ad azione diretta ed in retroazione: considerazioni generali. Introduzione al concetto di robustezza ai disturbi e alle variazioni parametriche degli impianti. Richiami sulle equazioni differenziali e loro classificazione. Richiami sul concetto di equilibrio e di stabilita' per equazioni differenziali autonome. Stabilita' e convergenza nel caso di equazioni lineari e nonlineari. 

• Modelli per lo studio dei sistemi di controllo. (ore: 5)

Richiami sulla modellistica ingresso/uscita e nello spazio degli stati. Richiami sulle trasformate di Laplace e loro uso per la soluzione di equazioni LTI. La funzione di trasferimento e la trasformata della risposta libera. Introduzione all'algebra dei blocchi ed analisi di sistemi interconnessi. Riduzione di schemi a blocchi. Esame preliminare del sistema in retroazione elementare. Riduzione degli schemi a blocchi per sistemi interconnessi. Introduzione ai sistemi del secondo ordine. Introduzione alla formulazione standard in termini di pulsazione naturale e coefficiente di smorzamento. Analisi dimensionale. 

• I sistemi elementari del primo e secondo ordine nel dominio del tempo. (5 ore)
Risposte indiciali ed impulsive dei sistemi elementari del primo e secondo ordine. Introduzione al concetto di poli dominanti. Introduzione all'analisi del ruolo degli zeri. 

• Analisi armonica e diagrammi polari. (10 ore)

Analisi armonica. La funzione di risposta armonica, i diagrammi di Bode ed i diagrammi polari. Regole di tracciamento ed analisi dei sistemi elementari del I e del II ordine in frequenza. Analisi del ruolo degli zeri. Introduzione ai sistemi a fase non minima. Effetto di ritardi finiti. 

• La stabilita' dei sistemi in retroazione. (10 ore)

Introduzione al concetto ed allo studio della stabilita' in retroazione. Il criterio di Nyquist. Il concetto della robustezza. I criteri del margine di fase e di guadagno. Il criterio della pendenza o di Bode. Generalizzazione del criterio del margine di fase per sistemi instabili. Il criterio di Routh-Hurwitz. 

• Le specifiche dei sistemi di controllo e la sintesi dei regolatori. (10 ore)

Le specifiche dei sistemi di controllo nel dominio del tempo e della frequenza. Prestazioni statiche e dinamiche. Reiezione dei disturbi e sensitività a variazioni parametriche. Cenno al ruolo del trasduttore. Il luogo delle radici. La sintesi in frequenza o "loop shaping". Le reti standard: reti ad anticipo di fase, reti a ritardo di fase, reti PID. La sintesi in frequenza per sistemi a fase non minima e per impianti instabili. Limitazioni alla prestazioni ottenibili per impianti a fase non minima o instabili. 

• Schemi avanzati di controllo (cenni). (2 ore) 

Architetture a doppio anello. Il problema del wind-up e approcci alla sua gestione. Introduzione al predittore di Smith. Implementazione di regolatori PID con derivata dell'uscita e retroazione tachimetrica. Considerazioni finali sul corso. 

Esercitazioni

Analisi dei sistemi LTI. (2 ore)
Analisi dei sistemi LTI nel dominio del tempo ed esercizi sui diagrammi a blocchi. 


Tracciamento dei diagrammi di Bode e polari. (2 ore)
Esercizi sul tracciamento dei diagrammi di Bode e polari. 


Il luogo delle radici. (2 ore)
Esercizi sul tracciamento del luogo delle radici. 


Sintesi in frequenza per sistemi a fase minima e privi di poli destri. (2 ore)

Esercizi di sintesi in frequenza per sistemi a fase minima e privi di poli destri. 


Sintesi di sistemi di controllo per impianti a fase non minima o instabili. (2 ore)
Esercitazioni sulla sintesi in frequenza per sistemi a fase non minima o instabili. 


Testi Consigliati

Controlli Automatici di Giovanni Marro (Zanichelli).

P. Bolzern, R. Scattolini, N. Svchiavoni, Fondamenti di Controlli Automatici, McGraw-Hill editore, 1998

Feedback Systems by Karl J. Åström and Richard M. Murray, Princeton University Press 2008.

Dispense del docente. 

 

Il materiale didattico (dispense, tracce d’esame, diario delle lezioni, etc.) è reperibile sul sito INTRANET delle facoltà.


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Corso di Laurea Magistrale in Computer Engineering

Robotics
9CFU,
II year, I period

Orario di ricevimento: Upon appointment.  

Obiettivi del Modulo

The main objectives of the course are to acquire skills and competencies in the analysis, modeling, navigation, guidance and motion control system design for autonomous robots.

Requisiti

Although there are no strict course prerequisites in terms of previous positive course proficiency tests, students are expected to have a solid knowledge and understanding of basic control theory (linear and nonlinear), vector algebra and classical mechanics.

Modalità d'esame

The final exam consists of two parts: the first is basically written in nature the deliverable being either a brief report, or a set of slides or a computer simulation program. The topic of this piece of work is selected to complement one of the topics addressed within the course. The candidates are expected to autonomously apply their course related knowledge, understanding, and problem solving abilities to a new, but related, topic within a broader context. The second part of the exam consists in an oral discussion about the program of the course; this part of the exam aims at evaluating the knowledge and understanding of the contents of the programs that were not specifically addressed by the first test. Moreover, with reference to the course program, the second part of the exam aims at assessing the ability of the candidates to integrate knowledge and handle complexity, and formulate judgements with incomplete or limited information. The candidates ability to properly communicate their ideas, knowledge and conclusions are evaluated through both the first and second parts of the exam.

Sito Internet di riferimento

https://intranet.unisalento.it/

PROGRAMMA

Theory

- Modeling of Robotic Systems (ore: 14)
An Introduction to Robot Mechanical Structure: industrial robotics and advanced robotics. Preliminaries on Robot Modelling, Planning and Control. Introduction to the main motion control problems: path following, trajectory tracking and pose regulation. Geometric modeling of a robot system. On the pose of a rigid body. Introduction to the modeling of the orientation of a rigid body: on the geometry of rotations and rotation matrices. Rotations, SO(3) and its possible parameterization. SO(3) properties and the angular velocity vector. Homogeneous transformations. The problem of attitude estimation. Direct Kinematics: open and closed frame chains. Denavit - Hartenberg convention.

On the geometry of typical manipulator structures: the three-link planar arm, parallelogram arm, spherical arm, anthropomorphic arm, spherical wrist, Stanford manipulator, anthropomorphic arm with spherical wrist. Joint space and operational space, workspace, kinematic redundancy and introduction to the kinematic singularities. The geometrical inverse problem. Solution of inverse geometrical problem for typical arm models.

- Direct and Inverse Kinematics (ore: 14)
The robot Jacobian and its role in the solution of the direct and inverse kinematic problems. Introduction to the kinematic inversion problem for fully actuated, underactuated and redundant robot systems. Geometrical tools to solve the inverse kinematics problem. The SVD and its role in the computation of the jacobian pseudo-inverse. Geometrical interpretation of inverse kinematic solutions. Introduction to the concept of prioritized task control: examples and discussion.

- Controllo architectures for autonomous vehicles and industrial robots (ore: 14)
Introduction to the dynamics modeling of robot manipulators and vehicles. Dynamic equations and their main properties. Dynamics of marine vehicles. The control problem: introduction to joint space and operational space approaches to solve the motion control problem. Decentralized control in joint space. Independent joint control and decentralized feedforward compensation. Computed torque feedforward control. Centralized control. PD Control with gravity compensation. Inverse dynamics control. Operational space control: general schemes and basic properties. PD Control with gravity compensation. Inverse dynamics control for manipulators and autonomous vehicles.

- Introduction to Marine and Mobile Robotics
Specific issues related to the modeling and control in marine robots. Introduction to the dynamic modeling of marine vehicles. Major sensing, communication and motion control issues related to the marine environment.

Navigation, guidance and control issues for marine robots. Attitude estimation, localization and navigation issues for marine vehicles.

 

Esercitazione

- Kinematics inversion (ore: 6) 
On the design, coding and testing of pseudo-inverse task based motion control algorithms using SVD and regularized least squares based approaches.

- Path following for a mobile robot (ore: 6)
On the design, coding and testing of a path following algorithm for the unicycle model.

TESTI CONSIGLIATI (Bibliography)

Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L. and Oriolo, G., Robotics Modelling, Planning and Control, Springer 2009, ISBN 978-1-84628-641-4

Lecture notes from Giovanni Indiveri

T. I. Fossen, Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, Wiley, 2011

 

5 April 2017

 

Didattica

A.A. 2018/2019

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2016/2017

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Lingua INGLESE

Crediti 9.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2017/2018

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2015/2016

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Lingua INGLESE

Crediti 9.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2016/2017

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Crediti 7.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2014/2015

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Crediti 9.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2015/2016

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Crediti 7.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2013/2014

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Crediti 9.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2014/2015

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

TEORIA DEI SISTEMI (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Crediti 6.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2013/2014

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Crediti 9.0

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Per immatricolati nel 2013/2014

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

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FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno 3

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno 2

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Lingua INGLESE

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno 3

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua INGLESE

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno 3

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno 2

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2017 al 02/06/2017)

Lingua INGLESE

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno 3

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno 2

Semestre Secondo Semestre (dal 29/02/2016 al 03/06/2016)

Lingua INGLESE

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

ROBOTICS (ING-INF/04)
TEORIA DEI SISTEMI (ING-INF/04)

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno 3

Semestre Secondo Semestre (dal 29/02/2016 al 03/06/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

TEORIA DEI SISTEMI (ING-INF/04)
ROBOTICS (ING-INF/04)

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Anno accademico 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno 2

Semestre Primo Semestre (dal 29/09/2014 al 13/01/2015)

Lingua INGLESE

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

ROBOTICS (ING-INF/04)

Pubblicazioni

A list of Publications can be found in the below linked pdf.

 

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Temi di ricerca

Research topics include: 

  • Marine Robotics
  • Mobile Robotics  
  • Nonlinear Control
  • System Identification Applications
  • Industrial Robotics