Process Automation (6 cfu) - A.A. 2013-2014
Laurea Magistrale in Control Engineering
Docenti: Dr. Antonio Pietrabissa, Prof. Francesco Delli Priscoli, Dr. Alessandro Di Giorgio
Course objectives:
The course aims at providing basic concepts and methodologies related to process automation. In particular, two application environments are considered, namely future communication networks and power systems.
Expected learning results:
The students will be able to manage basic process automation methodologies and to apply them to future communication and power system environments.
Course program:
Modeling and control of Discrete Event Systems (DES): a unified modeling framework is proposed to link supervisory control, finite-state automata, Petri networks, Markov chains, Markov Decision Processes, queueing theory. Both centralized and decentralized control approaches will be investigated. Hybrid automata will be introduced.
Automation in the Future Internet: present and future communication networks and protocols, network performance (security, mobility, Quality of Service, Quality of Experience), sensing and actuation functionalities in communication networks, cognitive networks, access techniques, transport layers, virtualization layers, metadata handling, application layers, interfacing techniques.
Automation in the Power Systems: basic concepts related to electrical circuits, traditional and modern power systems architecture, sensing and actuation functionalities in the Smart Grid, generation and grid side system components relevant to Smart Grid control. Power flow analysis technique used for day-ahead grid planning; characterizing aspects of power systems stability and control including rotor angle stability, frequency stability and voltage stability. Control of electricity generation from wind power and its role in supporting grid operation. Theoretical framework for studying grid behavior during faults, substation automation systems and their roles in the problem of fault isolation and restoration.
Reference texts:
- Cassandras, Christos G., and Stephane Lafortune, Introduction to discrete event systems, Springer, 2007. ISBN: 978-1-4471-4275-1 (Print) 978-1-4471-4276-8 (Online)
- P. Kundur, Power System Stability and Control, Electric Power Research Institute, Power Systems Engineering series
- Lecture notes by A. Pietrabissa, F. Delli Priscoli, A. Di Giorgio
Obiettivi del corso:
Il corso si propone di fornire i concetti e le metodologie di base proprie dell'automazione e di applicarle alle reti di comunicazione e alle reti di distribuzione dell'energia di futura generazione.
Risultati di apprendimento attesi:
Gli studenti saranno in grado di trattare metodologie di base di automazione di processo e di applicarle alle reti di comunicazione e alle reti di distribuzione dell'energia di futura generazione.
Programma del corso:
Modellazione e controllo di sistemi ad eventi discreti (DES): viene proposto un framework di modellazione che collega controllo supervisionato, automi a stati finiti, reti di Petri, catene di Markov, processi decisionali di Markov, teoria delle code. Verranno analizzati metodi di controllo centralizzati e distribuiti. Verranno infine introdotti gli automi ibridi.
Automazione nel Future Internet: reti di comunicazione e protocolli attuali e di futura generazione, le prestazione della rete (parametri di sicurezza, mobilità, Quality of Service, Quality of Experience), funzionalità sensoristiche ed attuative nelle reti di comunicazione, reti cognitive, tecniche di accesso, strati di convergenza, strati di trasporto, strati di virtualizzazione, gestione dei metadati, strati applicativi, tecniche di interfacciamento.
Automazione nelle reti di energia: concetti di base relativi ai circuiti elettrici, architetture di rete tradizionali e moderne, funzionalità sensoristiche ed attuative nella Smart Grid, componenti di sistema lato generazione e lato rete inerenti il controllo della Smart Grid. Tecniche per l'analisi dei flussi di energia utilizzate per la pianificazione di rete del giorno successivo; aspetti relativi alla stabilità e controllo delle reti di energia tra cui la stabilità dell'angolo del rotore, stabilità di frequenza e stabilità di tensione. Controllo di produzione di energia elettrica da fonte eolica. Metodologie per lo studio del comportamento della rete in caso di guasti, sistemi utilizzati nel problema di isolamento dei guasti e nel ripristino del corretto funzionamento.