Paniere Fondamenti di automatica

Lezione 0031

Definizione di sistema

Un sistema è stato definito come:

• Un insieme di elementi interconnessi definito esclusivamente dalle interazioni interne tra gli elementi che lo costituiscono
• Un insieme di elementi interconnessi che può interagire o meno con l'esterno
• Un insieme di elementi la cui evoluzione dipende esclusivamente dalle interazioni con il mondo esterno
• Nessuna delle altre risposte è corretta

Descrizione nello spazio di stato

La presenza della matrice D:

• Indica un legame indiretto tra ingresso e uscita
• Indica un legame indiretto tra ingresso e evoluzione dello stato
• Indica un legame diretto tra ingresso ed evoluzione dello stato
• Indica un legame diretto tra ingresso e uscita

Sistemi dinamici

Nei sistemi dinamici, l'andamento delle variabili di interesse può esser derivato:

• Dall'andamento delle variabili di forzamento noto lo stato e le condizioni iniziali
• Dall'andamento delle variabili di forzamento noto l'andamento dello stato
• Direttamente dall'andamento delle variabili di stato
• Direttamente dall'andamento delle variabili di forzamento

Sistemi istantanei

Nei sistemi istantanei (non dinamici), l'andamento delle variabili di interesse può esser derivato:

• Direttamente dall'andamento delle variabili di forzamento
• Direttamente dall'andamento delle variabili di stato
• Dall'andamento delle variabili di forzamento noto lo stato e le condizioni iniziali
• Dall'andamento delle variabili di forzamento noto l'andamento dello stato

Sistemi puramente dinamici

Nei sistemi puramente dinamici:

• Le azioni di forzamento hanno un impatto indiretto sull'evoluzione delle variabili del sistema
• Le azioni di forzamento possono avere un impatto diretto sull'evoluzione delle variabili del sistema, dipende dalle condizioni iniziali
• Le azioni di forzamento hanno un impatto diretto sull'evoluzione delle variabili del sistema
• Le azioni di forzamento possono avere un impatto indiretto sull'evoluzione delle variabili del sistema, dipende dalle condizioni iniziali

Matrice di stato e variabili

Nella descrizione nello spazio di stato, il numero di variabili di stato:

• È strettamente legato al numero di componenti del sistema
• È legato esclusivamente ad aspetti energetici
• Dipende da scelte di modellazione
• È pari al numero di fenomeni di accumulo di energia

La presenza della matrice B:

• Indica un legame diretto tra le variabili di forzamento e le variabili di uscita
• Indica un legame diretto tra le variabili di forzamento e le componenti dello stato
• Indica un legame indiretto tra le variabili di forzamento e le componenti dello stato
• Indica un legame indiretto tra le variabili di forzamento e le variabili di uscita

L'assenza della matrice A:

• Indica l'assenza di un'evoluzione delle variabili di stato
• Indica l'assenza di variabili di stato
• Indica la presenza di elementi con memoria come ad esempio condensatori e induttori
• Indica un legame istantaneo tra le variabili di ingresso e uscita

Equazioni di stato e funzioni di trasformazione

L'equazione di stato:

• Descrive il legame causa-effetto sulle variabili di stato del sistema
• Descrive l'andamento temporale dell'energia immessa nel sistema
• Descrive l'andamento temporale delle variabili interne del sistema
• Descrive il legame causa-effetto sulle variabili del sistema

La funzione di trasformazione dell'uscita:

• Descrive l'andamento temporale delle variabili di stato
• Descrive l'andamento temporale dell'energia interna del sistema
• Descrive il legame causa-effetto sulle variabili del sistema
• Descrive il legame causa-effetto sulle variabili di uscita del sistema

Legame funzionale e stato del sistema

Nello spazio di stato, il legame funzionale causa-effetto è descritto:

• Dall'evoluzione dello stato e dalle condizioni iniziali
• Dalla funzione di trasformazione di uscita
• Dalle funzioni di trasformazione dello stato e dell'uscita
• Dall'equazione di stato

Lo stato di un sistema:

• È una variabile (o un vettore di variabili) usato per descrivere come l'energia possa esser sottratta o immessa nel sistema
• È l'insieme delle informazioni che, una volta specificato, rende univoco il legame ingresso-uscita del sistema
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• È una variabile (o un vettore di variabili) usato per descrivere le condizioni iniziali del sistema

Disturbi e variabili non manipolabili

I disturbi:

• Possono esser misurati e previsti
• Non possono esser previsti né misurati
• Possono esser previsti ma non misurati
• Possono esser misurati ma non previsti

Indicare quale tra le seguenti affermazioni NON è corretta:

• I disturbi possono essere associati ad interazioni non previste nel modello del sistema
• I disturbi possono essere associati a fenomeni aleatori
• I disturbi sono sempre sconosciuti e non misurabili
• I disturbi possono essere previsti e misurati

Indicare quale tra le seguenti affermazioni NON è corretta. Le variabili non manipolabili di un sistema:

• Possono essere associate ad un'immissione o sottrazione di energia dal sistema
• Possono essere associate a fenomeni casuali (non prevedibili)
• Possono essere definite come disturbi
• Possono essere associate ad elementi il cui andamento temporale può esser modificato ad arbitro da un'entità esterna

Lezione 0041

Sistema dinamico stazionario

Per un sistema dinamico stazionario, gli stati di equilibrio:

• Si possono calcolare in presenza di ingressi costanti
• Si possono calcolare se la parte non raggiungibile del sistema è asintoticamente stabile
• Si possono calcolare solo se l'evoluzione dell'uscita è costante (uscita di equilibrio)
• Si possono calcolare solo se il sistema è completamente raggiungibile

Un sistema in uno stato di equilibrio:

• Permane in tale stato purché le sollecitazioni a cui è soggetto rimangano costanti
• Permane in tale stato purché le perturbazioni siano di entità limitata
• Permane in tale stato indefinitamente
• Nessuna delle altre risposte è corretta

Quale delle seguenti affermazioni NON è vera? Uno stato di equilibrio:

• Può esser caratterizzato da diverse tipologie di stabilità
• Può esser calcolato se, a fronte di ingressi costanti, l'uscita del sistema è anch'essa costante
• È caratterizzato da variazioni dello stato nullo in assenza di perturbazioni e/o variazioni dell'ingresso
• È generalmente associato a condizioni operative desiderate

La proprietà di stabilità asintotica di uno stato di equilibrio:

• È definita in funzione della velocità di convergenza (il tempo necessario affinché in presenza di perturbazioni il sistema torni nello stato di equilibrio)
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• È definita in funzione di movimenti dello stato arbitrari (altrimenti si parla di stabilità semplice)
• È definita in funzione di movimenti dello stato che si originano in un intorno limitato dello stato di equilibrio

Lezione 0071

Oscillatore libero smorzato

L'andamento temporale della soluzione associata all'equazione dinamica (differenziale) di un oscillatore libero smorzato:

• Può essere di tipo esponenziale o oscillatorio
• È di tipo oscillatorio
• È di tipo esponenziale
• È di tipo oscillatorio in presenza di ingressi sinusoidali

Oscillatore forzato e risonanza

In riferimento ad un oscillatore forzato, il fenomeno della risonanza avviene quando:

• Il coefficiente di smorzamento del sistema è troppo basso
• La frequenza del segnale di ingresso è pari a quella del sistema in condizioni libere
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• La frequenza del sistema in condizioni libere è troppo elevata

Lezione 0091

Molteplicità e matrici

La molteplicità:

• Tutte le altre risposte sono corrette
• Geometrica e algebrica caratterizzano la possibilità di diagonalizzare una generica matrice
• Algebrica e geometrica caratterizzano la dimensione dei blocchi di Jordan
• Algebrica è sempre minore o uguale alla molteplicità geometrica

La matrice di transizione dello stato di un sistema lineare a tempo continuo:

• Ha una forma esponenziale se e solo se gli autovalori del sistema sono reali
• È definita da potenze in cui la base sono gli autovalori del sistema
• Ha una forma esponenziale
• Nessuna delle altre risposte è corretta

Gli autovalori di un sistema lineare a tempo continuo:

• Sono le radici del polinomio p(?)=(A-?I)
• Si possono calcolare solo se la matrice dinamica del sistema è diagonalizzabile
• Tutte le altre risposte sono corrette
• Caratterizzano il comportamento dinamico del sistema

La matrice di transizione dello stato di un sistema lineare a tempo continuo:

• È indipendente dallo stato iniziale
• È indipendente dal segnale di uscita
• Tutte le altre risposte sono corrette
• Descrive come si evolve lo stato del sistema in funzione del tempo, delle condizioni iniziali e dell'ingresso

La dimensione dei blocchi di Jordan:

• Non dipende dalla natura dell'autovalore associato
• Dipende dalla molteplicità geometrica e algebrica
• Dipende dalla molteplicità geometrica
• Dipende dalla molteplicità algebrica

La molteplicità geometrica di un autovalore è definita come:

• Il numero di autovettori linearmente indipendenti associati a tale autovalore
• Il valore della costante di tempo del modo naturale associato a tale autovalore
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Il numero di volte che tale autovalore compare come radice del polinomio caratteristico

Quale delle seguenti affermazioni NON è corretta? Nel caso di sistemi lineari a tempo continuo:

• La diagonalizzabilità della matrice dinamica del sistema consente di calcolare agevolmente l'evoluzione dell'uscita
• La diagonalizzabilità della matrice dinamica del sistema consente di calcolare agevolmente la matrice di transizione dello stato
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• La diagonalizzabilità della matrice dinamica del sistema consente di calcolare agevolmente l'evoluzione dello stato

Una matrice è diagonalizzabile:

• Se e solo se, per tutti gli autovalori, la molteplicità algebrica è pari a quella geometrica
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Se e solo se, per tutti gli autovalori, la molteplicità geometrica è minore della molteplicità algebrica
• Se e solo se, per tutti gli autovalori, la molteplicità geometrica è maggiore della molteplicità algebrica

Gli autovalori di un sistema lineare e causale:

• Possono essere numeri reali oppure coppie di numeri complessi coniugati
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Possono essere numeri reali oppure complessi
• Sono gli elementi sulla diagonale principale della matrice dinamica del sistema

Gli autovalori di un sistema lineare a tempo continuo:

• Sono le radici del polinomio p(?)=(A-?I)
• Sono le radici del polinomio p(?)=det[(A-?I)]
• Sono le radici del polinomio p(?)=1/(A-?I)
• Sono le radici del polinomio p(?)=C(A-?I)B + D

La molteplicità algebrica di un autovalore è definita come:

• Il valore della costante di tempo del modo naturale associato a tale autovalore
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Il numero di volte che tale autovalore compare come radice del polinomio caratteristico
• Il numero di autovettori linearmente indipendenti associati a tale autovalore

Lezione 0101

Sistema LTI e autovalori

Se un sistema LTI ha più di un autovalore nell'origine e tutti gli altri con parte reale strettamente negativa:

• Il sistema può essere instabile a seconda della molteplicità degli autovalori nell'origine
• Il sistema LTI è instabile
• Il sistema LTI è stabile (semplicemente)
• Il sistema può essere stabile (semplicemente) a seconda della molteplicità di tutti gli autovalori del sistema

Quando la matrice dinamica di un sistema lineare MIMO non è invertibile:

• L'equazione di stato ammette infinite soluzioni
• Non è possibile determinare l'evoluzione dello stato del sistema
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• L'equazione di stato non ammette soluzioni

I movimenti liberi di un sistema lineare a tempo continuo:

• Sono una combinazione lineare degli autovalori del sistema
• Sono indipendenti dalle condizioni iniziali
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Sono una combinazione lineare dei modi naturali del sistema

Se un sistema LTI ha un solo autovalore nell'origine e tutti gli altri con parte reale strettamente negativa:

• Non è possibile decidere sulla stabilità del sistema
• Il sistema LTI è instabile
• Il sistema LTI è asintoticamente stabile
• Il sistema LTI è stabile

Un sistema LTI:

• È instabile se e solo se esiste un autovalore con parte reale positiva
• È instabile se esiste un autovalore con parte reale positiva
• È instabile se e solo se esiste un autovalore con parte reale strettamente positiva
• È instabile se esiste un autovalore con parte reale strettamente positiva

Un sistema LTI:

• Nessuna delle altre risposte è corretta
• È asintoticamente stabile se tutti gli autovalori del sistema hanno parte reale strettamente negativa
• È asintoticamente stabile se e solo se tutti gli autovalori del sistema hanno parte reale negativa
• È asintoticamente stabile se e solo se tutti gli autovalori del sistema hanno parte reale strettamente negativa

In presenza di un autovalore nell'origine:

• Il sistema LTI potrebbe essere asintoticamente stabile
• Non è possibile decidere sulla stabilità del sistema
• Il sistema LTI è sicuramente instabile
• Il sistema LTI potrebbe essere stabile

Un sistema LTI a tempo continuo con autovalori a parte reale minore o uguale a zero:

• È stabile se la matrice dinamica è diagonalizzabile
• È instabile
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• È stabile (semplicemente)

Se un sistema LTI ha più di un autovalore nell'origine e tutti gli altri con parte reale strettamente negativa:

• Il sistema può essere instabile a seconda della molteplicità di tutti gli autovalori del sistema
• Il sistema LTI è instabile
• Il sistema LTI è stabile (semplicemente)
• Il sistema può essere stabile a seconda della molteplicità degli autovalori nell'origine

Lezione 0111

Secondo metodo di Lyapunov

Il secondo metodo di Lyapunov:

• Può consentire di decidere anche sulla instabilità di un sistema non lineare
• Tutte le altre risposte sono corrette
• Non consente di decidere sulla stabilità o instabilità di un sistema nel caso in cui non sia possibile trovare una funzione V(x) con opportune caratteristiche
• Fornisce condizioni sufficienti per la stabilità asintotica di un sistema lineare

Il secondo metodo di Lyapunov (metodo diretto):

• Fornisce delle condizioni necessarie e sufficienti di stabilità per sistemi non lineari
• Fornisce delle condizioni sufficienti di stabilità per sistemi non lineari
• Fornisce delle condizioni necessarie di stabilità per sistemi non lineari
• Tutte le altre risposte sono corrette

Primo metodo di stabilità di Lyapunov

Il primo metodo di stabilità di Lyapunov (metodo indiretto):

• Fornisce delle condizioni necessarie e sufficienti di stabilità per sistemi non lineari
• Tutte le altre risposte sono corrette
• Fornisce delle condizioni necessarie di stabilità per sistemi non lineari
• Fornisce delle condizioni sufficienti di stabilità per sistemi non lineari

Sistema non lineare

Un sistema non lineare:

• Può essere asintoticamente stabile anche in presenza di un autovalore nell'origine
• Può essere stabile (semplicemente) anche in presenza di un autovalore nell'origine
• Nessuna delle altre risposte è corretta
• È sicuramente instabile il sistema linearizzato ha almeno un autovalore nell'origine

Un sistema non lineare:

• È asintoticamente stabile se tutti gli autovalori del sistema linearizzato hanno parte reale strettamente negativa
• È stabile (semplicemente) se e solo se tutti gli autovalori del sistema linearizzato hanno parte reale strettamente negativa
• È asintoticamente stabile se e solo se tutti gli autovalori del sistema linearizzato hanno parte reale strettamente negativa
• È stabile (semplicemente) se tutti gli autovalori del sistema linearizzato hanno parte reale strettamente negativa

In riferimento al secondo metodo di Lyapunov (metodo diretto):

• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Una scelta opportuna della derivata della funzione V(x) può esser fatta sulla base di considerazioni energetiche
• Una scelta opportuna della funzione V(x) può esser fatta sulla base di considerazioni energetiche
• È necessario determinare un modello linearizzato del sistema non lineare

Lezione 0121

Sistema LTI e trasformazioni

Dato un generico sistema LTI descritto nello spazio di stato:

• Nessuna delle altre risposte è corretta
• Se esiste, la trasformazione per mettere in evidenza le sue componenti raggiungibili/osservabili non è unica
• Se esiste, la trasformazione per mettere in evidenza le sue componenti raggiungibili/osservabili è unica
• È sempre possibile trovare una trasformazione per mettere in evidenza le sue componenti raggiungibili/osservabili

Un sistema è completamente raggiungibile:

• Se la matrice [B AB AAB ...] ha rango pari al grado del sistema
• Se e solo se la matrice [B AB AAB ...] ha rango pari al grado del sistema
• Se e solo se la matrice [C A'C A'A'C ...] ha rango pari al grado del sistema
• Se e solo se la matrice [C A'C A'A'C ...] ha rango pari al grado del sistema