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Modellistica, simulazione e controllo di sistemi Hamiltoniani

L'attività di ricerca riguarda lo sviluppo di nuove metodologie di modellistica, simulazione e controllo di sistemi dinamici in forma Hamiltoniana, sia a parametri concentrati, che distribuiti.

L'idea di partenza è la descrizione di un sistema "fisico" come il risultato dell'interconnessione di componenti elementari, ognuno caratterizzato da particolari proprietà di tipo energetico, ovvero immagazzinamento, dissipazione, trasformazione e così via. Partendo dal linguaggio intrinsecamente multi-dominio dei bond graph, si è giunti alla formalizzazione matematica di questi concetti che ha portato alla definizione di una nuova classe di modelli nota come "port-Hamiltonian systems."

Tale classe di sistemi generalizza la classica dinamica Hamiltoniana e trova importanti applicazioni nella modellazione e nel controllo di sistemi dinamici di interesse per l'ingegneria. Dato il suo intrinseco approccio multi-dominio, la teoria trova facile applicazione ai sistemi meccanici, elettrici, elettro-meccanici e chimici, ma non solo. Inoltre, il costante riferimento a concetti generali e intuitivi come "energia" o "dissipazione," rende facile sia lo sviluppo di nuove tecniche di controllo, sia la trattazione di sistemi complessi, sia in termini di dinamiche (non lineari, oppure descritti da equazioni alle derivate parziali), sia perché descritti da modelli matematici in cui compaiono contemporaneamente equazioni differenziali ordinarie, alle derivate parziali e vincoli (algebrici) sullo stato.

Gli argomenti attualmente affrontati posso essere riassunti come segue:

  • Modellistica di sistemi macro-economici;
  • Controllo passivo di sistemi descritti da equazioni algebrico-differenziali;
  • Modellistica e controllo di sistemi agli elementi finiti;
  • Sviluppo di tecniche di controllo energy-based di sistemi a parametri distribuiti.

Contatti

Alessandro Macchelli

Ricercatore confermato

Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi" - DEI

Viale del Risorgimento 2

Bologna (BO)

tel: +39 051 20 9 3031