Giovanni INDIVERI

Giovanni INDIVERI

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04: AUTOMATICA.

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.

Recapiti aggiuntivi


Pagina web personale:
http://persone.dii.unile.it/indiveri/

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Curriculum Vitae

Giovanni Indiveri is Associate Professor, since 2011, in Systems and Control Engineering at the School of Engineering of the University of Salento in Lecce, Italy. He holds a Laurea degree in Physics since 1995 and a Dottorato di Ricerca (Ph.D.) in Electronic Engineering and Computer Science since 1998 (both from the University of Genova, Italy). 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. From December 2001 to January 2011 he was Ricercatore (Assistant Professor) at the University of Salento. He is currently member of the IFAC Technical Committees 7.2 Marine Systems and 7.5 Intelligent Autonomous Vehicles of which he was Chair in the triennium 2009 - 2011. He is the Scientific Responsible of the University of Salento Research Unit of the Interuniversity Centre of Integrated Systems for the Marine Environment (ISME) since 2007. 
His research interests are in the area of autonomous robotics and, in particular, of navigation, guidance and motion control for marine and underactuated robots. Specific research topics include modeling and identification of marine robots, pose regulation, trajectory tracking and path following for underactuated kinematic robot models, marine robot navigation, outlier robust parameter identification and state estimation. He has published over 100 papers in international journals and conferences proceedings on these subjects. 
He has participated in several national and international funded projects as Principal Investigator and/or researcher. He was the Coordinator of the H2020 - LEIT ICT 23 Call 1 Project WiMUST: Widely scalable Mobile Underwater Sonar Technology from 1st February 2015 to 31 January 2018, http://www.wimust.eu.

23 September 2018

Didattica

A.A. 2019/2020

FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 63.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

Year taught 2019/2020

For matriculated on 2018/2019

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2018/2019

FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 63.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

Year taught 2018/2019

For matriculated on 2017/2018

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

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FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 63.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Subject area ING-INF/04

Course type Laurea Magistrale

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

For matriculated on 2018/2019

Year taught 2019/2020

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 63.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 3

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

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

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

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. 

Conoscenza e comprensione: Fornire adeguate conoscenze al fine di far comprendere il ruolo dei sistemi di controllo per impianti SISO (single input - single output) lineari tempo invarianti. In particolare i risultati di apprendimento attesi sono relativi alla comprensione dei meccanismi di controllo in catena aperta ed in ciclo chiuso. Centrali sono i concetti di stabilità di sistemi dinamici SISO, robustezza ad incertezze di modello e disturbi esogeni. 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:  La capacità di applicare le conoscenze acquisite è relativa alla comprensione e definizione di specifiche di controllo (sia in frequenza che nel dominio del tempo) e, quindi, alla capacità di sintesi di sistemi di controllo per impianti SISO lineari tempo invarianti. I risultati saranno verificati in sede di esame, ma anche valutando la partecipazione degli studenti alle attività didattiche frontali e seminariali. 

Autonomia di Giudizio, abilità comunicative: L'autonomia di giudizio si dovrà manifestare dimostrando padronanza dei concetti e dei metodi descritti nel corso per la sintesi di sistemi di controllo generalizzando quanto illustrato nel corso ad impianti SISO lineari tempo invarianti arbitrari.

Capacità di apprendimento: La capacità di apprendimento sarà valutata (qualitativamente) durante i ricevimenti e le esercitazioni che saranno improntate alla massima partecipazione attiva possibile. La capacità di apprendimento finale sarà valutata globalmente e quantitativamente in sede di esame.

Attività didattica frontale, esercitazioni ed eventuali attività seminariali.

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. 

Il materiale didattico del corso (dispense, lucidi, tracce d'esame, diario delle lezioni, etc.) è reperibile all'indirizzo 

Drive (con account UNISALENTO)

oppure  https://intranet.unisalento.it/ (sito NON più aggiornato dai primi di ottobre 2018: accedere al sito Drive per le informazioni aggiornate).

Teoria 

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

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. (5 ore)

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. (8 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. (8 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. 

• Implementazione a tempo discreto di regolatori sintetizzati a tempo continuo. (6 ore) 

Richiami sul campionamento e sui sistemi a tempo discreto. Richiami sulla trasformata z. Discretizzazione di funzioni di trasferimento in frequenza: i metodi di Eulero in avanti, Eulero all'indietro, Tustin. Pseudo-codice di regolatori elementari a tempo discreto. 

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. 


• Controlli Automatici di Giovanni Marro, Zanichelli editore.

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

• Feedback Systems by Karl J. Åström and Richard M. Murray, Princeton University Press. (reperibile all'indirizzo http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/Main_Page )

• Dispense del docente. 

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Subject area ING-INF/04

Course type Laurea Magistrale

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

For matriculated on 2017/2018

Year taught 2018/2019

Course year 2

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

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

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.

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.

Knowledge and understanding

After the course the student should understand the following aspects of Robotics

* basic kinematics and dynamics models of articulated robots and vehicles;
* the role and interplay of the Navigation, Guidance and Control systems for a mobile robot;
* the role and interplay of kinematics versus dynamics model based motion control systems. 

Applying knowledge and understanding

After the course the student should be able to

* properly model and simulate basic motion control tasks for articulated robots and vehicles;
* define the specs for Navigation, Guidance and Control systems of simple models of articulated robots and vehicles;
* evaluate the performances of Navigation, Guidance and Control systems of  articulated robots and vehicles;
* design basic Navigation, Guidance and Control systems for articulated robots and vehicles.

Making judgements

Students should acquire the ability to compare pros and cons of different approaches to the solution of a specific problem through examples and problems.

Communication

The ability to communicate on technical topics should be acquired by discussing in a rigorous way not only concepts and tools of robot motion control tasks and Navigation, Guidance and Control systems, but also the adopted solution to a specific problem.

Learning skills

Selected problems will be proposed that require elaborating on introduced concepts and methods, also with the help of selected readings suggested by the instructor (from the list of references). Identifying solutions to non trivial problems will be  important to be ready for autonomous lifelong learning.
 

Lectures and exercises including numerical simulation sessions.

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.

All course material is available at https://drive.google.com/drive/folders/1XRQtCzN276rSFtlD8FsmLihtyzFMU79i?usp=sharing

 

The previous course web site at:

https://intranet.unisalento.it/

is not being updated since early October 2018. Please refer to the Drive site linked above for the up-to-date course material.

Theory

- Modeling of Robotic Systems 
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 
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
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.

 

Exercises 

- Kinematics inversion
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
On the design, coding and testing of a path following algorithm for the unicycle model.

• 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

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 63.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 3

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

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Subject area ING-INF/04

Course type Laurea Magistrale

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

For matriculated on 2016/2017

Year taught 2017/2018

Course year 2

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

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 3

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

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS

Degree course COMPUTER ENGINEERING

Subject area ING-INF/04

Course type Laurea Magistrale

Credits 9.0

Teaching hours Ore totali di attività frontale: 81.0

For matriculated on 2015/2016

Year taught 2016/2017

Course year 2

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

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

ROBOTICS (ING-INF/04)
FONDAMENTI DI AUTOMATICA

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 3

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

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (ING-INF/04)
ROBOTICS

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

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

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

ROBOTICS (ING-INF/04)
TEORIA DEI SISTEMI

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 3

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

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

TEORIA DEI SISTEMI (ING-INF/04)
ROBOTICS

Corso di laurea COMPUTER ENGINEERING

Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

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

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

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