Electrical Engineering - University of Cagliari
Catalogue Listing (Elenco degli Insegnamenti - DM 509)
Compulsory Courses (Corsi Obbligatori)
Advanced Circuit Theory (Modellistica circuitale)
Code: 9010 - Credits: 6
Prof. Barbara CANNAS - [email protected]
Topics – Introduction: One port immittance functions, Synthesis of passive one port networks, Positive real
functions, Tellegen’s theorem, Boucherot’ theorem, Brune’s theorem. Synthesis of passive one port networks:
Realizability conditions of LC, RC & RLC, Synthesis of LC, RC & RLC networks; Cauer and Foster canonical
forms. Synthesis of RLC networks: Brune’s cycle. Two-port LCR network synthesis: The scattering matrix
(reflection coefficient), Feldtkeller conditions, Scattering transfer parameters. Modern filter synthesis (Darlington
procedure). Modern Filter Design: Design philosophy, the amplitude approximation, Butterworth, Chebycheff
approximations etc., Realisation, Frequency transformations. Introduction to active filters. Prequalification - The
Courses of Electrotechnics 1 and 2.
Programma - Introduzione: Funzioni immettenza, Bipoli passivi, Funzioni reali positive, teorema di Tellegen,
teorema di Boucherot, condizioni di Brune. Sintesi di bipoli passivi: condizioni di realizzabilità di bipoli LC, RC &
RLC, Sintesi di bipoli LC, RC & RLC, forme canoniche di Cauer e Foster. Sintesi di bipoli RLC: ciclo di Brune.
Sintesi di reti 2-porte: la matrice di scattering (il coefficiente di riflessione), condizioni di Feldtkeller, i parametri di
trasferimento nella matrice di Scattering. Moderna sintesi di filtri (procedura di Darlington). Progetto di filtri:
filosofia di progetto, l’approssimazione d’ampiezza, approssimazioni di Butterworth, Chebycheff etc.,
Realizzazione, Trasformazioni in frequenza. Introduzione ai filtri attivi. Prerequisiti – I corsi di Elettrotecnica 1 e 2.
Applications of Electronics (Applicazioni di Elettronica)
Code: 6061 - Credits: 3
Prof. Mario Tosi – [email protected]
Topics – Amplifiers with feedback circuits. Basic configurations and feedback effects. Bipolar Junction Transistor
(BJT) operating at high frequency. Bandwidth in BJT amplifiers. Voltage regulators. Sine oscillators: Wien bridge
oscillator; phase shift oscillator; resonant oscillator; 3-points oscillator (Hartley and Colpitts). Square and
triangular waveform generators. PWM modulation of a square waveform. Integrated timer 555. Energy balance in
class A and B power amplifiers.
Bistable multivibrator (Flip-Flop). S-R , D , J-K and T Flip-Flop. Binary memory register. Pulse frequency divider.
Binary pulse counter. Binary Multiplexer and Demultiplexer devices. Binary Decoder and Encoder. Memory Shift
Register. Binary memory devices. Digital/Analog (D/A) and Analog/Digital (A/D) Converters. Basic architecture of
microprocessor-based systems. Prequalification – The Course of Electronics.
Programma – La retroazione negli amplificatori. Configurazioni fondamentali ed effetti della controreazione.
Transistore bipolare (BJT) in alta frequenza. Banda passante negli amplificatori a BJT. Regolatori di tensione.
Oscillatori sinusoidali: oscillatore a ponte di Wien; oscillatore a sfasamento; oscillatore risonante; oscillatore a tre
punti (Hartley e Colpitts). Generatori di forma d’onda rettangolare e triangolare. Modulazione PWM di onda
quadra. Timer integrato 555. Bilancio energetico negli amplificatori di potenza in classe A e B.
Multivibratore bistabile (Flip-Flop). Flip-Flop di tipo SR, D, JK e T. Registro di memoria binario. Divisore di
frequenza di impulsi. Contatore binario di impulsi. Multiplexer e Demultiplexer binari. Decoder ed Encoder binari.
Registro di memoria a scorrimento. Dispositivi di memoria. Convertitori Digitale/Analogico (D/A) e
Analogico/Digitale (A/D). Architettura generale dei sistemi a microprocessore. Propedeuticità – Il corso di
Elettronica.
Calculus 1
6 credits
Prof. Stella VERNIER
Topics
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pag. 1
Sets of natural, integers, rational numbers. Real numbers: operations and their proprieties. Distance. Subsets of
real numbers. Greatest and least upper bound; maximum and minimum, accumulation, isolated, internal, external,
boundary points; bounded, open, closed sets. Complex number system: definition, algebric formulas and
properties. Geometric interpretation, modulus and argument. De Moivre’s theorem, n-th roots.
Real functions. Domain, graph of elementary functions. Bounded, periodic, symmetric, monotonic, composite and
inverse functions. Limit of a real function. Basic limit theorems. Continuous functions. The definition of continuity
and basic theorems. Types of discontinuities. Weierstrass Theorem. The intermediate value theorem.
Differential calculus. Definition of derivative. The algebra of derivatives. The derivative of polynomials, of rational,
exponential , logarithm, trigonometric functions. Geometric interpretation. Higher derivatives. The chain rule.
Estreme values of a function. Increasing and decreasing functions, The mean value, Rolle Cauchy, DeL’Hopital
theorems. Second derivative test for extrema. Convex and concave functions. Graph. Taylor and MacLaurin
formula. Integral calculus. Antiderivative. Partitions of intervals. Definition of integral by upper and lower integrals.
The area of a set. Theory and techniques of integrations. Sequences and infinite series. Convergence.Telescopic
and geometric series. Tests for convergence. Prequalification - None.
Calculus 2
6 credits
Prof. Stella VERNIER
Topics
Functions in RN. Sets in RN: accumulation, isolated, internal , external, boundary points; bounded, open, closed,
compact, connected sets. Functions of several variables in RN , domain, image; definition and properties of limits.
Limit theorems. Continuity. Partial derivatives. Higher derivatives. The total differential. Tangent plane. Taylor
formula. The chain rule. Implicit functions. Maxima and minima. Local maximum and minimum. Critical points of a
smooth function. The second derivative test. Maximum principle for harmonic functions. Maxima and minima with
constraints. Curves and surfaces. Plane Curves: parametric equations, implicit form, smooth, piecewise, simple,
closed, oriented curves. Length of arc in parametric, Cartesian, polar form. Curves in R3. Surfaces in R3:
parametric and Cartesian form, normal vector to a surface. Multiple integrals. Double integral. Integration over
normal regions. Normal regions in polar coordinates. Triple integral: Integration over normal regions, cylindrical
coordinates and applications. Volume. Line and surface integrals. Line integrals, applications. Area of smooth
surfaces, of a surface of revolution. Surfaces Integrals. Green’s theorem, Stokes’ theorem and their applications.
Differential equations. First order equations: solutions, existence and uniqueness of the solution of a Cauchy
problem. Separable, linear, Bernoulli, Clairaut equations.Homogeneous and non homogeneous linear equations.
Liouville theorem. Linear equations with constant coefficients of n-order. Infinite series of functions. Convergence
pointwise, uniform. Power series. Taylor and Mac Laurin series. Prequalification - Calculus 1.
Electrical and Magnetic Devices Design (Progettazione Automatica di Dispositivi Elettrici e Magnetici)
Code: 5893 - Credits: 6
Ing. Pietro TESTONI - [email protected]
Topics – Review of Maxwell’s equations and their formulations in terms of potential: electric scalar potential,
magnetic vector potential, magnetic scalar potential. Harmonic analyses using complex formalism. Boundary
conditions. The finite element method in one dimension: the direct formulation. The finite element method in two
dimensions. The variational formulation: the Ritz method. The weighted residual method, the Galerkin method.
Poisson’s equation solution with finite element method. Linear and non linear sets solution. 3-D eddy currents
computation. Electromagnetic field evaluation from magnetic and scalar potentials. Electromagnetic macros.
Tutorials: 1 Electrostatic field of two infinite, parallel cylindrical conductors. 2 Electrostatic field in a two plate
capacitor with two dielectrics 3 2D, linear, magnetostatic analysis of a solenoid actuator. 4 2D, non linear, static
analysis of a ferromagnetic conductor. 5 Transient, linear analysis of a solenoid actuator. 6 Harmonic and linear
analysis of a stranded coil excited by a voltage generator. 7 Eddy current analysis of an hollow sphere immersed
in an harmonic magnetic field. 8 Analysis of a stranded coil excited by an external circuit. Prequalification –
None.
Programma – Richiami delle equazioni di Maxwell e formulazione in termini di potenziale: potenziale scalare
elettrico, potenziale vettore magnetico, potenziale scalare magnetico. Analisi di campi armonici. Condizioni al
contorno. Il metodo degli elementi finiti in una dimensione: formulazione diretta. Il metodo degli elementi finiti in
due dimensioni. Formulazione variazionale: il metodo di Ritz. Il metodo del residuo pesato e il metodo di Galerkin.
Risoluzione dell’equazione di Poisson con il metodo degli elementi finiti. Soluzione di sistemi lineari e non lineari.
Il Calcolo delle correnti indotte in 3-D Quantità derivate dalle formulazioni a potenziale scalare e a potenziale
vettore. Macro elettromagnetiche. Esercitazioni: 1 Campo elettrostatico bidimensionale generato da due
conduttori cilindrici, paralleli, indefiniti. 2 Campo elettrostatico di un condensatore piano a due dielettrici. 3 Analisi
magnetostatica, lineare, bidimensionale di un attuatore solenoidale. 4 Analisi statica, non lineare, bidimensionale
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pag. 2
di un conduttore ferromagnetico percorso da corrente. 5 Analisi transitoria e lineare di un attuatore solenoidale. 6
Analisi armonica e lineare di una bobina alimentata in tensione. 7 Analisi delle correnti indotte in una sfera cava
immersa in un campo magnetico variabile sinusoidalmente. 8 Analisi di un avvolgimento eccitato da un circuito
esterno. Prerequisti – Nessuno.
Electrical Communications (Comunicazioni Elettriche)
Code: 8892 - Credits: 6
Prof. Maurizio Murroni [email protected]
Topics – Signal and systems. Fourier transform. Probability theory and stochastic processes. Sampling theory.
Pulse Code Modulation, Pulse Amplitude Modulation. CW modulations. CW modulations with noise. Digital
modulations. Digital modulations with noise. Multiplexing: FDM, TDM and OFDM. Analog TV systems. Digital
Video Broadcasting. Prequalification – Basics on math and physics.
Programma – Segnali e sistemi. Trasformata di Fourier. Teoria della probabilità e processi stocastici. Teoria del
campionamento. Pulse Code Modulation, Pulse Amplitude Modulation. Modulazioni analogiche. Modulazioni
analogiche in presenza di rumore. Modulazioni digitali. Modulazioni digitali in presenza di rumore. Multiplexing:
FDM, TDM e OFDM. Analog TV systems. Digital Video Broadcasting. Prerequisiti – corsi di base di matematica
e fisica.
Electrical Measurements (Misure Elettriche)
Code: 6363 - Credits: 6
Prof. Nicola Locci - [email protected] - http://www.diee.unica.it/misure/index.php
Topics - Measurements on phisical systems. International metrology organization end traceability. The
expression of the measurements uncertainty. Type A and B uncertainty evaluation. Basic electrical
measurements. Voltmeters, ammeters and multimeters. Principles of the electromechanical meters. Electronic
instruments for measuring basic parameters. Attenuators and amplifiers. DC and AC operation. True RMS
measurements. Resistance measurements. Oscilloscopes and probes. Trigger, time base and vertical channel.
Instruments specifications. Analog signal processing. Digital measuring systems. AD and DA conversion.
Sampling of measurement signals. Data acquisition systems. Digital storage oscilloscopes. IEEE488
communication port. Pulse-counters and ramp volt-meters. Prequalification - The Course of Electrotechnics 1.
Programma - Misure sui sistemi fisici. Metrologia internazionale e riferibilità. Espressione delle incertezze di
misura. Vlutazione dell’incertezza di tipo A e B. Misure elettriche di base. Voltmetri, amperometri e multimetri.
Principio di funzionamento degli strumenti elettromeccanici. Strumenti di misura elettronici per le grandezze di
base. Attenuatori e amplificatori. Funzionamento in continua e in alternata. Il vero valore efficace. Misura di
resistenze. Oscilloscopio e sonde. Il trigger, la base dei tempi, il canale verticale. Specifiche degli strumenti.
Condizionamento del segnale. Sistemi di misura digitali. Conversione AD e DA. Il campionamento dei segnali.
Sistemi di acquisizione dati. Oscilloscopio digitale a memoria. Comunicazione IEEE-488. Voltmetro a rampa e
conteggio di impulsi. Prerequisiti – Il corso di Elettrotecnica 1.
Electrical Systems Engineering (Ingegneria dei Sistemi Elettrici)
Code 70/470 – Credits: 6
Prof. Mariangela USAI - [email protected]
Topics - Circuit theory and electromagnetic theory: distributed parameter model and concentrated parameter
model . Maxwell equations, equations of continuity, constitutive equations and the characteristics of the medium
in the international measure system SI. Analytical and numerical solutions of the electromagnetic models and
applications. General procedure for calculating the resistors, capacitors and conductance. Wave equations not
homogeneous of the vector potential A and of the scalar potential V. Flow of the electromagnetic power and
vector Poynting. Wave equations and their solutions. Guided electromagnetic waves. Theory and applications of
transmission lines and terms of adaptation. Prequalification - Calculus I , Calculus II , Physics I , Physics II,
Geometry, Electrotechnics I and Electrotechnics II.
Programma - Teoria circuitale e teoria elettromagnetica: modelli a parametri concentrati e modelli a parametri
distribuiti. Equazioni di Maxwell, equazioni di continuità , equazioni costitutive e caratteristiche del mezzo nel SI.
Risoluzione analitica e numerica del modello elettromagnetico e applicazioni. Procedura generale di calcolo della
resistenze, capacità e conduttanza. Equazioni d’onda non omogenee del potenziale vettore A e del potenziale
scalare V. Flusso della potenza elettromagnetica e vettore di Poynting. Equazioni d’onda e loro soluzioni. Onde
elettromagnetiche guidate. Teoria e applicazioni delle linee di trasmissione e condizioni di adattamento.
Prerequisiti - Analisi I e Analisi II; Fisica I, Fisica II; Geometria, Elettrotecnica I e Elettrotecnica II.
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pag. 3
Electronics (Elettronica)
Code: 5492 - Credits: 6
Prof. Mario Tosi – [email protected]
Topics – Insulating, metallic and semiconductor materials. Doped semiconductor (P & N type). P-N junction.
Junction diode. Zener diode. Light emitting diode (LED). Photodiode. Photovoltaic effect. Rectifing circuits.
Clipping circuits. Voltage peak follower. Voltage stabiliziing circuit by Zener diode. Analogic OR-AND gates by
diodes. Bipolar Junction Transistor (BJT). Basic configurations. Equivalent models of BJT. Bias circuits for BJT.
Common Emitter, Collector, Base amplifiers. Cascade amplifiers. Darlington transistor. Differential amplifier.
Class A, B, AB power amplifiers. BJT as static switch. FET-MOSFET transistors and comparison with BJT. Silicon
controlled rectifier (SCR and TRIAC). Operational amplifier and its linear/non-linear applications: inverting and
non-inverting amplifier; voltage follower; differential and summing amplifier; integral and derivative amplifier;
active filters; voltage comparator; Schmitt trigger. Elements of binary representation of information. Basic logic
functions and gates. Main families of integrated logic devices. Prequalification - The Course of Electrotechnics 1.
Programma – Materiali isolanti, metallici e semiconduttori. Semiconduttori drogati (tipo P & N). Giunzione P-N.
Diodo a giunzione. Diodo Zener. Diodo a emissione luminosa (LED). Fotodiodo. Effetto fotovoltaico. Circuiti
raddrizzatori. Circuiti tosatori. Rilevatore di picco. Circuito stabilizzatore di tensione con diodo Zener. Porte
analogiche OR-AND mediante diodi. Transistore bipolare (BJT). Configurazioni fondamentali. Circuiti equivalenti
del BJT. Polarizzazione del BJT. Amplificatori a Emettitore, Collettore e Base Comune. Stadi amplificatori in
cascata. Connessione Darlington. Amplificatore differenziale. Amplificatori di potenza in classe A, B e AB. Il
transistore come interruttore statico. Transistori FET e MOSFET e confronto con il BJT. Diodo controllato al silicio
(SCR e TRIAC). Amplificatore operazionale. Applicazioni lineari e non-lineari: amplificatore invertente e non
invertente; inseguitore di tensione; amplificatore differenziale e sommatore; integratore e differenziatore; filtri
attivi; comparatore; comparatore ad isteresi (Schmitt trigger). Cenni sulla rappresentazione binaria
dell’informazione. Funzioni e porte logiche elementari. Principali famiglie di circuiti logici integrati. Prerequisiti – Il
corso di Elettrotecnica 1.
Electrotechnics 1 (Elettrotecnica 1)
Code: 5478 - Credits: 6
Prof. Alessandra FANNI - [email protected]
Topics - Lumped Circuits: Voltage and current, Kirchhoff’s voltage and current laws, Components and n-port
networks, Power and energy, General proprieties of circuits and components. Resistors capacitors, inductors,
voltage and current sources, voltage and current controlled sources, operational amplifiers, magnetically coupled
coils, girators, ideal transformers. Real component models. DC circuits: Series and parallel connections of
components, star-delta transformations. Divider circuits. Graph theory. Network analysis: Sparse tableau, Node
voltage and Mesh current analysis, Tellegen’s theorem, Superposition, Milmann’s theorem, Thévenin and Norton
equivalents circuits, Maximum power transfer. AC circuits: Sinusoidal sources, complex algebra, the phasor circuit,
Impedance and admittance, Nodal and mesh analysis for AC circuits, AC circuits theorems: superposition,
Thevenin's theorem, Norton's theorem. Average power, reactive power and power factor, the RMS values, the
maximum power transfer theorem, Boucherot theorem, Practical power factor correction. Prequalification –
Mathematics, Physics, Geometry.
Programma - Circuiti a costanti concentrate: Le grandezze fisiche ed i circuiti elettrici, Ipotesi di validità, Tensione
e corrente, prima e seconda legge di Kirchhoff, Componenti e porte, Variabili descrittive, Potenza ed energia,
Convenzioni. Proprietà generali di componenti e circuiti, base di definizione. Resistore, condensatore, induttore,
generatori indipendenti di tensione e di corrente, generatori controllati, nullore e amplificatore operazionale,
induttori mutuamente accoppiati, giratore, trasformatore ideale. Componenti reali. Componenti in serie ed in
parallelo, trasformazione stella- triangolo. Reti in regime stazionario: Grafo di un circuito e nozioni topologiche
fondamentali, Metodi di analisi: maglie e nodi. Teorema di Tellegen e principio di sovrapposizione egli effetti.
Teoremi di Thevenin e di Norton. Teorema del massimo trasferimento di potenza. Reti Regime sinusoidale:
Presenza della variabile tempo nell'analisi dei circuiti lineari e permanenti. Funzioni sinusoidali e fasori. Proprietà
dei fasori e fasore della derivata. Il circuito trasformato nel dominio dei fasori. Impedenza e ammettenza. Metodo
dei fasori. Analisi di reti in regime sinusoidale. Teoremi. Potenza ed energia in regime permanente sinusoidale, La
potenza complessa, Bipoli passivi, Conservazione della potenza complessa (Boucherot), Teorema del massimo
trasferimento di potenza attiva, Sovrapposizione delle potenze, Il problema del rifasamento. Risposta in
frequenza. Circuiti risonanti. Prerequisiti – Analisi; Fisica; Geometria.
Electrotechnics 2 (Elettrotecnica 2)
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pag. 4
Code: 5485 - Credits: 6
Prof. Alessandra FANNI – [email protected]
Topics - Time domain analysis of circuits. State equations and Input/output relations. First order and second
order circuits; examples. Principal input signals: step function, impulse function, sinusoidal functions. Analysis in
the Laplace domain. Introduction to the Laplace Transform, Applications of the Laplace Transform. Net function
and its properties. Stability. Two-Port Networks. Frequency Response. Three-Phase Circuits.
Electromagnetism: Fundamentals; Magnetically Coupled Circuits; Transformers; Principles of Electromechanics;
Introduction to Electric Machines. Prequalification – Electrotechnics 1; Mathematics; Physics; Geometry.
Programma – Analisi dei circuiti in funzionamento dinamico: Analisi nel dominio del tempo, relazione
ingresso/uscita ed equazioni di stato. Esempi del primo ordine e del secondo ordine. Principali segnali impressi:
impulso unitario, gradino unitario, sinusoide. Analisi nel dominio della variabile di Laplace: richiami alla
trasformazione e antitrasformazione di Laplace, trasformazione delle equazioni dei componenti e delle equazioni
topologiche. Funzioni di rete: eccitazione e risposta del circuito, risposta impulsiva, proprietà delle funzioni di rete.
Stabilità. Doppi bipoli. Sistemi trifase: Sistemi trifase dissimmetrici e squilibrati. Carichi monofase a stella o a
triangolo. Carichi trifase. Matrice di impedenza. Matrice ciclosimmetrica. Trasformata di Fortescue diretta ed
inversa. Analisi dei circuiti simmetrici ed equilibrati in presenza di guasti. Equilibratura dei carichi. Rifasamento dei
carichi trifase. Cenni all'inserzione degli strumenti di misura. Elettromagnetismo: Richiami alle leggi fondamentali
ed al calcolo vettoriale. Induzione elettromagnetica. Proprietà magnetiche della materia. Perdite per isteresi e
correnti parassite. Circuiti magnetici. Magneti permanenti. Dal trasformatore ideale al trasformatore reale. Circuito
equivalente del trasformatore. Azioni elettrodinamiche. Campo magnetico rotante. Propedeuticità –
Elettrotecnica 1; Analisi; Fisica; Geometria.
Fundamentals of Electrical Safety Engineering (Tecnica della sicurezza elettrica)
Codice Corso: 6113
Prof. Fabrizio Pilo - [email protected]
Topics - Reliability and safety. Effects of electrical current in the human body. Protection from direct and indirect
contact with electrical equipment. Automatic circuit protection. IT, TT, TN LV systems. Separated Extra Low
Voltage (SELV). Protected Extra Low Voltage (PELV). Functional Extra Low Voltage (FELV). Design of electrical
systems in high fire risk areas. Safety in explosive atmospheres. ATEX directives. Standards. Design of electrical
systems in explosive atmospheres. Electrical safety in the hospital. Critical current to cause fibrillation, safety
devices, techniques and measurement of leakage currents. Patient protection by use of isolation, insulation and
grounding. Survey of present standards. Lightning protection. Surge arrester technology. Modelling lightning and
lightning protection. Regulatory and standard issues. Electrical Safety Measurements.
Programma - Le basi legislative della sicurezza. Gli enti normatori nazionali ed internazionali. La conformità alle
norme. Principi generali di sicurezza. Sicurezza e Rischio. Affidabilità e sicurezza. Protezione delle persone da
elettrocuzione. Corrente elettrica e corpo umano. Limiti di pericolosità della corrente elettrica. Resistenza elettrica
del corpo umano. La resistenza di terra, i potenziali del terreno, la tensione totale di terra, la tensione di passo e
la tensione di contatto. Richiami e approfondimenti sulle protezioni contro i contatti indiretti nei sistemi TT, TN, IT.
Protezione contro i contatti indiretti in media ed alta tensione. Protezione contro i contatti indiretti senza
interruzione automatica del circuito. Impiego di apparecchi di classe II. Protezione per separazione elettrica.
Protezione per mezzo di locali non conduttori. Altri sistemi di protezione. Sistemi a bassissima tensione. Luoghi a
maggior rischio elettrico: luoghi-conduttori ristretti, locali contenenti bagni o docce, piscine, cantieri edili. Impianti
elettrici speciali. Impianti elettrici nei locali adibiti ad uso medico e nei luoghi con pericolo di esplosione.
Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive. Luoghi a maggior rischio in caso d’incendio. Protezioni contro le
fulminazioni atmosferiche. Misure e verifiche per la sicurezza.
Fundamentals of Power Systems (Impianti Elettrici)
Code: 5484 - Credits: 6
Prof. Fabrizio Pilo - [email protected]
Topics - Structure of the power system. Basic concepts of AC single-phase and three-phases power systems;
elements of HVDC transmission. Line Constant Calculation. Transformers, synchronous, and induction machines
in power systems. Symmetrical components and fault calculations. Design criteria for medium and low voltage
distribution systems. National Standards CEI. Neutral grounding.
Programma - Il sistema elettrico di potenza. Concetti base di trasmissione AC monofase e trifase, cenni alla
trasmissione HVDC. Confronti fra diversi sistemi di trasmissione e distribuzione, schemi di rete. Costanti
fondamentali delle linee. Trasformatori, generatori sincroni e motori a induzione nei sistemi elettrici. Componenti
Electrical Engineering - University of Cagliari - Catalogue List
pag. 5
simmetriche e calcolo delle correnti di corto circuito. Diemensionamento e progetto di sistemi elettrici in bassa e
media tensione. Norme CEI. Stato del neutro in AT, MT e BT.
High Performance Electrical Drives, Part 1 (Azionamenti Elettrici per l’Automazione 1)
Code: 70/26 –Credits: 6.
Prof. Ignazio Marongiu – [email protected]
Topics – Classification and system components: servomotors and actuators; power processing units; sensors;
microprocessors. DC brushed drives: PM servomotors; basic equations and transfer functions; current, speed and
position loops; stability and bandwidth; voltage and current saturation, anti wind-up filter; speed sensor ripple;
torsional vibration, notch filter. Power processing unit: electronic switches; rectifier and line frequency converters;
PWM converters; four quadrant chopper; three-phase VS inverter, digital modulation and vectorial control.
Brushless drives: trapezoidal emf motor; torque control; commutation and torque ripple; sinusoidal emf motor;
rotor d-q axis decoupling and control. Asynchronous drives: scalar V/f control; open and closed loop speed
control; current loops; constant torque an constant power versus speed; field weakening; control system block
diagrams. Prequalification – Electrical Machines 1.
Programma – Classificazione e componenti dell’azionamento: servomotori a attuatori; convertitori elettronici;
sensori; microprocessori. Azionamenti in corrente continua: eccitazione con magneti permanenti; equazioni
fondamentali e funzioni di trasferimento; anelli di corrente, di velocità e di posizione; stabilità ed banda passante;
saturazioni di tensione e di corrente, filtro anti wind-up; ripple del tachimetro; vibrazioni torsionali, notch filter.
Convertitore elettronico: interruttori elettronici; raddrizzatori e convertitori a frequenza di rete; convertitori PWM;
chopper a quattro quadranti; inverter trifase a tensione impressa; modulazione digitale e vettoriale. Azionamenti
brushless: Tecnica trapezia; controllo di coppia, commutazione e ripple di coppia; tecnica sinusoidale;
linearizzazione e controllo in assi rotorici. Azionamenti asincroni: controllo scalare tensione/frequenza; controllo a
ciclo aperto ed a ciclo chiuso; anelli di corrente; campi di regolazione della velocità a coppia ed a potenza
costante; deflussaggio; diagrammi a blocchi dei sistemi di controllo. Prerequisiti: Macchine Elettriche 1.
Measurements on Power Systems (Misure sui Sistemi di Potenza)
Code: NO37 - 9941 - Credits: 6
Prof. Nicola Locci - [email protected] - http://www.diee.unica.it/misure/index.php
Topics - Measurements on three phase systems. Voltages symmetry and currents balance. Measurement of
active and reactive powers. Three-phase load identification. Sinusoidal and non sinusoidal operation. Electrical
quantity transducers. Instrument transformers: performances and standards. Basic Hall Effect transducers.
Induction and static energy meters. Virtual instrument for three phase network analysis. Tests on electric
machines and apparatus. Efficiency and losses evaluation. Winding resistances measurement. Additional losses.
Transformers and asynchronous motors trials. Measurements for electrical safety compliance assessment.
Measurement of earth resistance and resistivity, fault loop. Measurement of touch and step voltage. Ground fault
detection in MV networks; directional protective relay. Homopolar voltage and current measurements.
Prequalification - The Course of Electrotechnics 1.
Programma – Misure su sistemi trifasi. Simmetria delle tensioni, equilibrio delle correnti. Misura delle potenze
attive e reattive. Identificazione di un carico trifase. Funzionamento in regime sinusoidale e non sinusoidale.
Trasduttori di grandezze elettriche. Trasformatori di misura: prestazioni e normativa. Cenni sui sensori a effetto
Hall. Contatori di energia di tipo statico e a induzione. Strumento virtuale per l’analisi delle reti trifasi. Prove sulle
macchine elettriche e gli impianti. Perdite e rendimento. Misura della resistenza degli avvolgimenti, Perdite
addizionali. Prove sui trasformatori e i motori asincroni. Misure per la verifica della sicurezza elettrica. Misura
della resistenza di terra, della resistività e dell’anello di guasto. Misura delle tensioni di passo e contatto.
Rilevazione del guasto a terra nelle reti MT; relè direzionale. Misura della tensione e corrente omopolare.
Prerequisiti – il Corso di Elettrotecnica 1.
Methods and Instruments for Measurements (Metodi e Strumenti per le Misure)
Code: 8411 - Credits: 6
Prof. Carlo Muscas – [email protected]
Topics – Measurements for power quality. Origin and propagation of power quality disturbances. Characterization
of distorted signals. Electromagnetic compatibility. Voltage and current transducers. Characterization of
measurement transducers under sinusoidal and nonsinusoidal conditions. Magnetic core instrument transformers.
Current shunt and voltage dividers. Isolation amplifiers. Hall effect transducers. Rogowski coils. Optical
transducers. Measurement systems based on microprocessors. Plug-in systems. Modular systems (PXI, VXI,
Electrical Engineering - University of Cagliari - Catalogue List
pag. 6
etc.). Bench and rack-mounted systems. Communication between instruments and computers. Serial and parallel
interfaces, GPIB, USB, Firewire, Ethernet. Distributed measurement systems. Digital processing of measurement
signals. Time domain analysis. FIR and IIR filters. Frequency domain analysis. Discrete Fourier Transform (DFT).
Smoothing windows. Hints on time-frequency analysis. Practice: design and implementation of a virtual
instrument complying with standard IEC 61000-4-30 for measuring power quality parameters. Prequalification –
Measurements on power systems, Electrical power systems.
Programma – Misure per la qualità dell’energia. Origine e propagazione dei disturbi di Power Quality.
Caratterizzazione dei regimi deformati. Problematiche di compatibilità elettromagnetica. Trasduttori di tensione e
di corrente. Caratterizzazione metrologica dei trasduttori di misura in regime sinusoidale e distorto. Trasformatori
di misura a nucleo magnetico. Shunt e partitori di tensione. Amplificatori di isolamento. Trasduttori a effetto Hall.
Bobine di Rogowski. Trasduttori ottici. Sistemi di misura basati su microprocessori. Sistemi plug-in. Sistemi
modulari (PXI, VXI, ecc.). Sistemi da banco o da rack. Comunicazione tra strumenti e calcolatori. Interfacce seriali,
parallele, GPIB, USB, Firewire, Ethernet. Sistemi di misura distribuiti. Elaborazione digitale dei segnali di misura.
Analisi nel dominio del tempo. Filtri FIR e IIR. Analisi nel dominio della frequenza. Trasformata Discreta di Fourier
(DFT). Finestre di smoothing. Cenni sui metodi di analisi tempo-frequenza. Esercitazioni: progettazione e
realizzazione di uno strumento virtuale conforme alla norma IEC 61000-4-30 per la misura dei parametri di Power
Quality. Prerequisiti – Misure sui sistemi di potenza, Impianti Elettrici.
Numerical Analysis 1 (Calcolo Numerico 1)
Code: 8347 - Credits: 3
Prof. Giuseppe Rodriguez - [email protected] - http://bugs.unica.it/~gppe/
Topics – Fundamentals of Linear Algebra. Matrix norms. Conditioning. Error analysis. Computer arithmetics.
Direct methods for the solution of linear systems. Gauss method. LU factorization. Iterative methods for linear
systems. The methods of Jacobi and Gauss-Seidel. Finite differences formulae for the solution of a Cauchy
problem. Convergence of one-step formulae. Prequalification - None.
Programma – Richiami di Algebra Lineare. Norme matriciali. Condizionamento. Analisi degli errori e codifica
degli algoritmi. Aritmetica di macchina. Metodi diretti per la risoluzione di sistemi lineari. L'algoritmo di Gauss.
Fattorizzazione LU. Metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari. I metodi di Jacobi e Gauss-Seidel. Formule
alla differenze finite per la risoluzione di un problema di Cauchy. Convergenza delle formule ad un passo.
Prerequisiti – Nessuno.
Numerical Analysis 2 (Calcolo Numerico 2)
Code: 7039 - Credits: 6
Prof. Giuseppe Rodriguez - [email protected] - http://bugs.unica.it/~gppe/
Topics – Diagonally dominant matrices. Gershgorin theorems. Solution of systems of linear equations by LU or
QR factorizations. Least squares problems. Acceleration of an iterative method by preconditioning. Gradient
methods. Numerical evaluation of eigenvalues and eigenvectors. Solution of (systems of) nonlinear equations.
Polynomial interpolation. Least squares approximation of a function. Numerical integration: Newton-Cotes and
Gaussian formulae. Numerical solution of a differential problem with initial contitions. Convergence of multistep
methods. Prequalification – Numerical Analysis 1.
Programma – Matrici diagonalmente dominanti. Teoremi di Gershgorin. Fattorizzazioni LU e QR per la
risoluzione di un sistema lineare. Problemi ai minimi quadrati. Accelerazione di un metodo iterativo mediante
precondizionamento. Metodi di tipo gradiente. Valutazione numerica di autovalori e autovettori. Risoluzione di
equazioni e sistemi di equazioni non lineari. Interpolazione polinomiale. Approssimazione di una funzione nel
senso dei minimi quadrati. Integrazione numerica: formule di Newton-Cotes e Gaussiane. Risoluzione numerica
di problemi differenziali ai valori iniziali. Studio della convergenza dei metodi multistep. Propedeuticità – Calcolo
Numerico 1.
Physics 1 (Fisica generale 1)
Code: 5468 - Credits: 6
Prof. Giorgio Concas – [email protected]
Topics - Measurement. Motion along a straight line. Vectors. Motion in two and three dimensions. Force and
motion. Kinetic energy and work. Potential energy and conservation of energy. Center of mass and linear
momentum. Rotation. Rolling, torque and angular momentum. Equilibrium and elasticity. Gravitation. Oscillations.
Waves. Prequalification – None.
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Programma – Misura. Moto rettilineo. Vettori. Moto in due e tre dimensioni. Forza e moto. Energia cinetica e
lavoro. Energia potenziale e conservazione dell’energia. Centro di massa e quantita` di moto. Rotazione.
Rotolamento, momento torcente e momento angolare. Equilibrio ed elasticita`. Gravitazione. Oscillazioni. Onde.
Propedeuticita` – Nessuna.
Power Distribution Systems (Distribuzione e Utilizzazione dell’Energia)
Code: 5489 - Credits: 6
Prof. Fabrizio Pilo - [email protected]
Topics - Legislative and regulatory issues in electrical power distribution. Distribution Substations. Protective
relays: operating principles of relays, differential relays, overcurrent relays, directional relays, static relays. Feeder
protection, distance protection, generator protection, transformer protection. Circuit breakers. Sectionalisers.
Fuses. MV network design. LV network design. IT, TT, TN LV systems. Elements of electrical safety. Basic
earthing problems and calculations. Standards (IEEE and IEC) on grounding. General requirements and
principles of earthing. Electric and mechanical design of overhead power lines. Design of conductors, insulators,
fittings, supports and foundations.
Programma - Norme tecniche per il sistema di distribuzione. Cabine di trasformazione. Rifasamento. I relais:
principi di funzionamento, relais differenziali, a massima corrente, direzionali. Relai statici ed elettronici.
Protezione delle linee, protezione distanziometrica, protezione di sbarre, generatori e trasformatori. Interruttori e
sezionatori. Fusibili. Interruzione della corrente in AC e DC. Progettazione e pianificazione di reti a MT.
Progettazione di reti in bassa tensione. Sistemi TT, TN e IT. Impianti di terra e sicurezza elettrica.
Dimensionamento meccanico ed elettrico dei sistemi di distribuzione.
Power Electronics I (Elettronica Industriale di Potenza I)
Code: 5491 - Credits: 6
Gianluca Gatto - [email protected]
Topics – Classification of Power Processors and Converters. Power factor, displacement power factor and total
armonic distortion. Overview of power semiconductor switches (Diodes, Thyristors, BJT, MOSFET, GTO, IGBT).
Desired characteristics of the power devices. Conduction and commutation power losses. Single-phase and
three-phase bridge rectifiers. Effect of line-inductance on current commutation. Mono and three-phase bridge
rectifiers on constant dc side voltage. Thyristors and their control. Single-phase and three-phase controlled
rectifiers. Effect of line-inductance on current commutation. Line current and voltage distortion. Standards of the
power quality. DC/DC converters (buck, boost and buck boost). Continuous and discontinuous conduction mode
with constant and non constant output voltage. Design of the output filter. Full bridge DC/DC converter, pulse
width modulation (PWM) with unipolar and bipolar voltage switching. Voltage and current impressed Inverters.
Sinusoidal pulse width modulation. Half and full bridge mono-phase inverter. Unipolar and bipolar voltage
switching. Prequalification Programma - Classificazione dei sistemi elettronici di potenza e dei convertitori. Potenza e fattore di potenza in
presenza di distorsione armonica. Nozioni elementari di fisica dei semiconduttori (Diodi, Tiristori, BJT, MOSFET,
GTO, IGBT). Caratteristiche ideali dei semiconduttori di potenza. Potenza dissipata in conduzione e in
commutazione. Raddrizzatori monofase e trifase a ponte. Effetto dell'induttanza di linea durante la commutazione
della corrente. Raddrizzatori monofase e trifase a ponte con tensione costante lato DC. Controllo dell'accensione
dei tiristori. Convertitori a tiristori monofase e trifase a ponte. Effetto dell'induttanza di linea durante la
commutazione della corrente. Influenza sulla rete. Cenni sulle norme raccomandate. Convertitore cc/cc
abbassatore (buck) elevatore (boost) e buck-boost. Conduzione continua, conduzione discontinua con tensione di
ingresso costante e con tensione di uscita costante. Progettazione dei filtri in uscita. Convertitore cc/cc a quattro
quadranti, modulazione di ampiezza di impulso (PWM), modulazione bipolare e unipolare. Invertitori a tensione
impressa e a corrente impressa. Modulazione ad ampiezza di impulso sinusoidale (PWM). Invertitore monofase
half-bridge e full-bridge. Modulazione bipolare e unipolare. Prerequisiti –
Power System Generation and Control (Impianti di Produzione dell’Energia Elettrica)
Code: ..… Credits: 6
Prof. Fabrizio Pilo - [email protected]
Topics - Characteristics of power generation units: steam units, cogeneration plants, hydroelectric units.
Economic dispatch of thermal units and methods of solutions. Transmission system effects. Unit commitment and
methods of solutions. Hydrothermal coordination. Transmission system effects: the power flow problem,
transmission losses and economic dispatch. Distributed generation. Technologies for distributed generation.
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Integration of distributed generation in distribution systems. Innovative network schemes for distributed generation.
Renewable energy sources: wind generation, photovoltaic and hydroelectric. Environmental issues related to
power generation: reduction of CO2, S02, NoX, fine particles, etc. Competitive electricity markets.
Programma - Generalità sugli impianti di produzione dell’energia elettrica che alimentano la rete di trasmissione
nazionale. Coordinamento economico della produzione. Dispacciamento ottimo delle potenze generate e metodi
di soluzione. Unit commitment e metodi di soluzione Coordinamento idro-termoelettrico. Mercato concorrenziale
dell’energia elettrica. Gli operatori di mercato. L’articolazione del mercato elettrico: mercato dell’energia e mercato
dei servizi ausiliari di sistema. Connessione dell’impianto di produzione alla rete di trasmissione in alta tensione.
Circuiti elettrici delle centrali e loro protezione. Centrali idroelettriche. Centrali termoelettriche a vapore. Centrali
turbogas e a ciclo combinato. Generazione distribuita. Descrizione degli impianti di produzione di energia elettrica,
anche da fonte rinnovabile, connessi ai sistemi di prima e seconda categoria. Impatto sulla rete. Protezioni. Cenni
agli aspetti economici associati alla GD. Fonti rinnovabili: eolico, solare fotovoltaico e idroelettrico. Sostenibilità
ambientale dei sistemi elettrici.
Power system operation and control 1 (Sistemi Elettrici per l’Energia 1)
Code: 8200 – Credits: 6
Prof. Emilio Ghiani
Topics - Introduction to electrical energy infrastructures, including generation, transmission and distribution. Load
flow analysis. Load frequency control. Control of voltage and reactive power. High voltage direct current (HVDC)
electric power transmission system.
Programma - I componenti dei sistemi elettrici per l’energia. I problemi elettrici legati alla trasmissione
dell’energia. Analisi delle reti elettriche di potenza. Il calcolo dei flussi di potenza. Regolazione della frequenza e
della potenza attiva. Regolazione della tensione e della potenza reattiva. La trasmissione in corrente continua.
Turbomachines and Energy Conversion Systems (Macchine e Sistemi Energetici)
Code: 7020 - Credits: 6
Prof. Daniele Cocco – [email protected]
Topics – Thermodynamic properties of common fluids. Energy balance of energy systems. Compression and
expansion processes. Adiabatic and polytropic efficiencies of turbines and compressors. Nozzles and diffusers.
Euler equation for turbomachines. Velocity triangles. Turbine and compressors stages. Turbine and compressor
blades. Pumps and fans. Total head and characteristics curves of pumps and fans. Overall efficiency of power
generation plants. Fuel consumption and utilization factor. Combined heat and power production. Energy
production cost. Steam power plants. Ideal thermodynamic cycle. Power output and cycle efficiency. Methods for
improving the efficiency. Steam extraction. Gas turbines. Ideal cycle and specific work. Influence of pressure ratio
and turbine inlet temperature. Recuperated gas turbine cycles. Combined cycles. Energy balance of HRSG.
Idraulic power plants. Prequalification - The Course of Thermodynamics.
Programma –Proprietà termodinamiche dei fluidi. Bilancio energetico di sistemi energetici. Trasformazioni di
compressione e di espansione. Rendimenti adiabatici e politropici di compressione e di espansione. Ugelli e
diffusori. Equazione di Eulero per le turbomacchine. Triangoli di velocità. Stadio di elementare di turbomacchina.
Forma delle palettature di turbine e compressori. Pompe e ventilatori. Prevalenza e curve caratteristiche.
Regolazione delle pompe. Rendimento globale di un impianto motore termico. Consumo specifico e coefficiente
di utilizzazione. Impianti di cogenerazione. Costo di produzione dell’energia. Impianti a vapore. Ciclo di Hirn e
prestazioni. Aumento del rendimento degli impianti a vapore. La rigenerazione. Turbine a gas. Ciclo ideale e
prestazioni. Perdite e ciclo reale. Impianti rigenerati. Impianti combinati gas/vapore. Bilancio al GVR. Impianti
idroelettrici. Prerequisiti – Il corso di Termodinamica Tecnica o di Fisica Tecnica.
Elective Courses (Corsi a Scelta)
Automata and Petri nets (Automi e reti di Petri)
Code: 6870 - Credits: 5
Prof. Alessandro GIUA - [email protected]
Topics - Systems classification: time-driven systems, discrete event systems, hybrid systems. Introduction to
formal languages: alphabets, languages and operators. Automata: deterministic finite automata (DFA);
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nondeterministic finite automata (NFA); from NFA to DFA; minimization of a DFA. Regular expressions: from DFA
to regular expressions, and viz. Supervisory control: systems and specifications; concurrent composition;
supervisor; controllability; monolithic supervisory design. Petri nets (PN): place-transition nets and evolutions;
modeling examples. Properties of PN: reachability; boundeness; conservativity; repetitivity; reversibility; liveness.
Analysis of PN by reachability and coverability graph. Structural analysis of PN: reachability and state equation;
incidence matrix, P-invariants and T-invariants; structural properties. Classes of PN: marked graphs; state
machines; free-choice nets. Monitor control of PN: generalized mutual exclusion constraints; monitors for
controllable nets; monitor design for nets with uncontrollable transitions. Prequalification – None.
Programma – Classificazione dei sistemi: sistemi ad avanzamento temporale, ad eventi discreti e ibridi.
Introduzione ai linguaggi formali: alfabeti, linguaggi e operatori. Automi: automi finiti deterministici (AFD); automi
finiti nondeterministici (AFN); conversione di un AFN in un AFD; minimizzazione di un AFD. Espressioni regolari:
passaggio da un AFD a una espressione regolare e viceversa. Controllo supervisivo: sistemi e specifiche;
composizione concorrente; supervisore; controllabilità; progetto del supervisore monolitico. Reti di Petri (rdP): reti
posto transizione e loro dinamica; esempi di modellazione. Proprietà delle rdP: raggiungibilità; limitatezza;
conservatività; ripetitività; reversibilità; vivezza. Analisi delle rdP mediante grafo di raggiungibilità e copertura.
Analisi strutturale delle rdP: raggiungibilità e equazione di stato; matrice di incidenza, P-invarianti e T-invarianti;
proprietà strutturali. Classi di rdP:grafi marcati; macchine di stato; reti a scelta libera. Controllo delle rdP mediante
monitor: vincoli di mutua esclusione generalizzati; monitor per reti controllabili; progetto di monitor per reti con
transizioni non controllabili. Propedeuticità – Nessuna.
Electricity Distribution Network Design (Progettazione di impianti elettrici)
Code: 6114 - Credits: 3
Ing. Emilio Ghiani - [email protected]
Topics - Basic criteria and constrains of distribution network design in residential, commercial and industrial
faclities. Load estimation, network fault levels, determination of plant ratings, factors that influence the choice of
voltage and other system design criteria. Practical design calculations. Use of power system analysis software
packages to perform load flow studies and fault calculations. Business and regulatory requirements.
Programma Criteri di scelta e dimensionamento dei componenti dell’impianto elettrico. Norme Tecniche e Norme
Legislative. Esercitazioni al Calcolatore. Redazione di un progetto di un impianto elettrico alimentato in MT.
Electromagnetic Compatibility (Compatibilità Elettromagnetica nei Sistemi di Energetici)
Code: …….- Credits: 3
Gianluca Gatto - [email protected]
Topics: Basic concepts of electromagnetic compatibility (EMC). Natural and artificial sources of electromagnetic
interference (EMI). Source Classification. Emission and Susceptibility from apparatus and circuits. Magnetic fields
and biological systems. International and European EMC standards and their interpretation. Techniques useful for
the evaluation of the electromagnetic susceptibility of electrical ed electronic devices and Interconnecting
structures. Techniques useful to reduce the EMC/EMI problems (grounding, shielding, EMI filters etc).
Measurements of radiated/conducted EMI and radiated/conducted Susceptibility. Anechoic, semi-anechoic
camber and open site. EMC instrumentation and assessment of the EMC standards compliance.
Prequalification Programma - Introduzione alla compatibilità elettromagnetica (EMC). Sorgenti naturali ed artificiale di disturbi
elettromagnetici. Classificazione delle sorgenti. Emissione ed immunità, di apparati e dispositivi. Campi magnetici
e sistemi biologici. Normativa: Internazionale ed Europea. Tecniche per la valutazione della suscettibilità
elettromagnetica dei dispositive elettrici ed elettronici e delle strutture di interconnessione. Tecniche utilizzate per
la riduzione dei problemi sia di emissione che di immunità (connessioni a terra, schermatura, filtri, ecc). Costi e di
progettazione.Procedure di misura per le emissioni condotte/irradiate e la suscettibilità ai disturbi condotti/irradiati.
Camera anecoica, semianecoica e sito aperto. Strumentazione EMC e valutazione delle compatibilità di un
apparato secondo le normative vigenti. Prerequisiti –
High Performance Electrical Drives, Part 2 (Azionamenti Elettrici per l’Automazione 2)
Code:70/27 - Credits: 6
Prof. Ignazio Marongiu – [email protected]
Topics – General application and performance of electrical drives. Safety and protection of conversion circuits:
conduction and commutation losses; heat sinks; switching aids circuits and their design; forward and reverse
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recovery of diodes; snubber circuits; safe operating area; integrated gate drivers. Permanent magnets: shapes
and position of permanent magnets in stator and rotor structures; magnetic anisotropy and torque ripple; design
criteria of magnetic circuit with PM excitation; operating point; temperature and armature reaction effects; high
energy PM materials. Brushless servomotors: magnets and winding construction; reduction of commutation
torque ripple by unipolar and bipolar modulation. Asynchronous drives: indirect and direct field oriented control
(FOC); state estimators and observers; control systems block diagrams; sensorless drives; rotor resistance
variation and de-tuning effects; on-line identification of rotor parameters; direct torque and flux control (DTC).
Reluctance drives: traditional and high anisotropy reluctance motors; synchronous reluctance drives; control in
rotor d-d coodinates; feedback linearization and decoupling; control system block diagrams; switched reluctance
drives. Stepper drives: reluctance and hybrid stepper motors; position resolution; holding, detent, pull-in and pullout torques; unipolar and bipolar supply; half and full step; logic sequencer; drivers; dumpers and suppressors;
open and closed loop control; step division by currents modulation.
Programma – Applicazioni generali e prestazioni degli azionamenti elettrici. Affidabilità e protezione dei circuiti di
conversione: perdite di commutazione e conduzione; dissipatori; circuiti di ausilio alla commutazione e loro
calcolo; fenomeni di recovery del diodo; snubbers; SOA; gate drivers integrati; Magneti permanenti: forme e
posizioni dei magneti nelle strutture dei servomotori; anisotropia magnetica e ondulazione di coppia; criteri di
calcolo dei magneti; punto di lavoro; effetti della temperatura e della reazione di indotto; magneti ad alta energia.
Servomotori brushless: costruzione dei magneti e dell’avvolgimento; riduzione del ripple di coppia dovuto alla
commutazione mediante modulazione unipolare e bipolare. Azionamenti asincroni: controllo con orientamento di
campo (FOC) indiretto e diretto; stimatori ed osservatori di stato; diagrammi a blocchi del sistema di controllo;
azionamenti sensorless; variazione della resistenza rotorica e suoi effetti sul controllo; identificazione on-line dei
parametri rotorici; controllo diretto di coppia e di flusso (DTC); controllo predittivo. Azionamenti a riluttanza
variabile: motori tradizionali ed ad alta anisotropia; azionamenti sincroni; controllo in coordinate rotoriche d-q;
linearizzazione e disaccoppiamento; diagrammi a blocchi del sistema di controllo; azionamenti switched.
Azionamenti a moto incrementale: motori a passo a riluttanza e ibridi; risoluzione di posizione; coppie
caratteristiche (holding, detent, pull-in e pull-out); alimentazione unipolare e bipolare; mezzo passo e passo
intero; logic sequencer; drivers; smorzatori e soppressori; controllo a ciclo aperto e a ciclo chiuso; divisione del
passo tramite modulazione delle correnti.
Hybrid systems (Sistemi ibridi)
Code: ---- Credits: 3
Prof. Alessandro GIUA - [email protected]
Topics - Systems classification: time-driven systems, discrete event systems, hybrid systems. Hybrid automata:
deterministic and nondeterministic; controlled and autonomous; modeling examples. Evolution of hybrid
automata: existence and unicity of a solution; zenonicity, spatial regularization and minimal dwell-time; simulation
using SIMULINK and MODELICA. Timed automata: bisimulation and equivalence classes, regions and
reachability. Classes of hybrid automata: multirate automata; rectangular automata; initialized automata and
decidability of properties by reduction to timed automata. Switched linear systems and stability: multiple Lyapunov
functions; quadratic stability; stability under slow switching. Prequalification – Fundamentals of Automatic
Control or Systems Analysis.
Programma - Classificazione dei sistemi: sistemi ad avanzamento temporale, ad eventi discreti e ibridi. Automi
ibridi: deterministici e nondeterministici; autonomi e controllati; esempi di modellazione. Evoluzione dinamica degli
automi ibridi: esistenza ed unicità della soluzione; zenonicità, regolarizzazione spaziale e tempo di soggiorno
minimo; simulazione con SIMULINK e MODELICA. Automi temporizzati: bisimulazione e classi di equivalenza;
regioni e raggiungibilità. Classi di automi ibridi: automi multirate; automi rettangolari; automi inizializzati e
decidibilità delle proprietà di interesse per riduzione ad automi temporizzati. Sistemi lineari a commutazione e
analisi della stabilità: funzioni di Lyapunov multiple; stabilità quadratica; stabilità per commutazione lenta.
Propedeuticità – Fondamenti di Automatica oppure Analisi dei Sistemi.
Industrial Automation (Automazione Industriale)
Code: NO38 – 6127 (Elettrica) - Credits: 6
Dr. Carla SEATZU - [email protected]
Topics - Introduction to discrete event systems and classification of dynamic systems. Probabilty: preliminary
definitions; discrete and continuous aleatory variables. Stochastic processes: basic definitions and classifications.
Markovian stochastic processes. Poisson processes. Timed automata: stochastic and deterministic timed
automata; clocks and timing structures; timing evolutions. Discrete time and continuous time Markov chains:
evolutions equations; state classification; stationary distribution; limit distribution; ergodicity; birth-depth
processes. Queue theory and queue network theory: basic definitions; classification and notation; Little’s law;
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Queues M/M/1, M/M/1/k, M/M/m, M/M/∞. Markovian opened queue networks: traffic equations; Jackson’s
theorem; Little’s law in large. Markovian closed queue networks: the equivalent continuous time Markov chain; the
theorem of Gordon and Newell. Timed Petri nets: basic definitions, main structures and examples; the reachability
graph; timing structure; infinite and finite server semantics; total memory and enabling memory; deterministic Petri
nets; timed marked graphs; stochastic Petri nets; equivalente continuous time Markov chain; hybrid Petri nets and
first-order Petri nets. Prequalification - None.
Programma - Introduzione ai sistemi ad eventi discreti e clssificazione dei sistemi dinamici. Probabilità:
definizioni preliminari; variabili aleatorie discrete e continue. Processi stocastici: definizioni di base e
classificazioni. Processi stocastici Markoviani. Processi di Poisson. Automi temporizzati: automi temporizzati
deterministici e stocastici; strutture di temporizzazione e orologi; evoluzioni temporali. Catene di Markov a tempo
continuo e a tempo discreto; equazioni di evoluzione; classificazione degli stati; distribuzioni stazionarie;
distribuzioni limite; ergodicità; processi nascita-morte. Teoria delle code e delle reti di code: definizioni di base;
classificazione e notazione; legge di Little; Code M/M/1, M/M/1/k, M/M/m, M/M/∞.. Reti di code Markoviane
aperte; equazioni di traffico; teorema di Jackson; legge di Little in grande. Reti di code Markoviane chiuse; catena
di Markov a tempo continuo equivalente; teorema di Gordon e Newell. Reti di Petri temporizzate: definizioni di
base, principali strutture ed esempi; il grafo di raggiungibilità; strutture di temporizzazione; semantiche a servente
finito e infinito; memoria totale e memoria di abilitazione; reti di Petri deterministiche; grafi marcati temporizzati;
reti di Petri stocastiche; catena di Markov a tempo continuo equivalente; reti di Petri ibride e reti di Petri del primo
ordine. Propedeuticità – Nessuna.
Non linear dynamical circuits and Chaos (Dinamica dei circuiti non lineari e caos)
Code: 10804- Credits: 6
Prof. Barbara CANNAS - [email protected]
Topics - Fundamental concepts and mathematical models: non linear differential equations, Monodimensional
and bidimensional fluxes. Multidimensional non-chaotic fluxes. Structural stability: bifurcations and catastrophes.
Chaos and chaotic circuits: (e.g., Lorenz system, Colpitts oscillator, Van der Pol oscillator, etc.). A paradigm for
chaos: the Chua’s circuit. Strange attractors and fractal geometry. Lyapunov Exponents. Time series prediction.
Prequalification – The Courses of Electrotechnics 1 and 2.
Programma – Concetti fondamentali e modelli matematici: equazioni differenziali non lineari, Flussi
monodimensionali e bidimensionali. Flussi multidimensionali non caotici. Stabilità strutturale: biforcazioni e
catastrofi. Chaos e circuiti caotici (ex .sistema di Lorenz, oscillatore di Colpitts, oscillatore di Van der Pol, etc.). Un
paradigma per il caos: il circuito di Chua. Strani attrattori e geometria frattale. Esponenti di Lyapunov. Predizione
di serie temporali. Propedeuticità – Corsi di Elettrotecnica 1 e 2.
Power Electronics II (Elettronica Industriale di Potenza II)
Code: 8861 - Credits: 6
Gianluca Gatto - [email protected]
Topics: Power diodes: static and dynamic characteristic (reverse and forward recovery). Power BJTs: static and
dynamic characteristic (switching characteristic), operating limitations and safe operating areas. Power
MOSFETs: static and dynamic characteristic (switching characteristic), operating limitations and safe operating
areas. Power IGBTs: static and dynamic characteristic (switching characteristic), operating limitations and safe
operating areas. Speed and position transducers: Encoder, Resolver and interface circuit. DC/DC converter with
electrical isolation: fly-back, forward and push pull converters. Design of a power converter. Heat transfer by
conduction. Thermal resistance and transient thermal impedance. Heat sink. Heat transfer by irradiation and
convection. Components temperature control and heat sink design. Design of the gate drive circuits: electrically
isolated and non isolated (bootstrap) drive circuits. Dead time circuit generator. Isolated auxiliary power to gate
drive circuits. Current probes and interface circuits. Control devices (DSC, DSP and MCU) and their applications.
Overload and short circuit protection. Power converters applications: cc and ca servo drive, UPS, VAR static
regulator, wind and photovoltaic generators etc. The course culminates in a design project involving a AC/AC
converter. Prequalification - Power Electronics I
Programma - Caratteristiche dei semiconduttore di potenza.Diodi di potenza: Caratteristiche elettriche dinamiche
all'accensione ed allo spegnimento. Transistor Bipolari di Potenza (B.J.T.): Caratteristiche elettriche dinamiche
all'accensione ed allo spegnimento, SOA. MOSFET di Potenza (PowerMOS): Caratteristiche elettriche dinamiche
all'accensione ed allo spegnimento. S.O.A. Transistor Bipolari a Gate isolato (I.G.B.T.): Caratteristiche elettriche
dinamiche all'accensione ed allo spegnimento, S.O.A. Sensori e trasduttori per grandezze meccaniche: Encoder,
Resolver. Circuiti di interfaccia sensore-sistema di controllo. Convertitori DC/DC con isolamento elettrico: fly-back,
forward e push pull. Criteri generali di progettazione dei convertitori. Trasferimento di calore per conduzione.
Electrical Engineering - University of Cagliari - Catalogue List
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Resistenza termica. Impedenza termica transitoria. Dissipatori di calore. Trasferimento di calore per convezione e
irraggiamento. Valutazione delle perdite e scelta dei dissipatori. Progettazione dei circuiti di pilotaggio (driver):
circuiti “driver” isolati e non isolati. Circuiti per la generazione del tempo morto. Alimentazioni ausiliarie per i gate
drives. Sensori di corrente e circuiti di interfaccia. Dispositivi di controllo (DSC, DSP e MCU) e loro applicazioni.
Protezioni da sovraccarichi e cortocircuito. Cenni sulla applicazione di convertitori: azionamenti in c.c. ed in c.a.
UPS, regolatori statici VAR, impianti eolici, fotovoltaici etc. IL corso terminerà con la progettazione di un
convertitore AC/AC. Prerequisiti –Elettronica Industriale di Potenza I.
Production management (Gestione della Produzione)
Code: NO38 - 8691 (Elettrica) - Credits: 3
Dr. Carla SEATZU - [email protected]
Topics – Introduction to the problem of production management: examples; main characteristics; layout and flow
of materials; pull and push approaches; performance indeces. Inventory management: classidication;
independent demand systems: deterministic models and determination of the economic order quantity; shortages:
back-orders and lost sales; constraints on the inventory systems; probabilistic models; service level models;
periodic review systems. Marginal analysis and discrete demand. Independent demand systems: Material
requirements planning, just in time. Time varying demand: aggregate production planning. Forcasts models.
Scheduling: main definitions; performance indeces; classification via Graham notation; classification of resolutions
methods. Single machine problems: Lawer algorithm, elementary rules (EDD, SPT, WSPT, ERT); heristic rules
(ATC and ATCS). Johnson’s algorithms for scheduling on two machines. The disjuntive graph for job-shop
problems. Prequalification - None.
Programma - Introduzione al problema della gestione della produzione: esempi;caratteristiche principali; struttura
e flusso dei materiali; approcci pull e push; indici di prestazione. Gestione delle scorte: classificazione; i sistemi a
domanda indipendente: modelli deterministici e determinazione dell’economic order quantità; shortages: backorders e lost sales; vincoli sui sistemi di gestione delle scorte; modelli probabilistici; modelli basati sul livello di
servizio; periodic review systems. Analisi marginale e domanda discreta. Sistemi a domanda dipendente; material
requirement planning, just in time. Domanda variabile nel tempo: aggregate production planning. Modelli di
previsione della domanda. Scheduling: definizioni principali; indici di prestazione; classificazione mediante
notazione di Graham; classificazione dei metodi di risoluzione. Problemi a macchina singola: algoritmo di Lawer,
regole elementari (EDD, SPT, WSPT, ERT); regole euristiche (ATC e ATCS). Algoritmi di Johnson per la
schedulazione su due macchine. Il grafo disgiuntivo per i problemi di job-shop. Propedeuticità – Nessuna.
Systems for control and supervision (Sistemi di supervisione e controllo)
Code: 9411 - Credits: 3 - Period: Spring semester
Prof. Elio Usai - [email protected]
Topics - Field devices: sensors (flow, pressure, temperature, etc), transmitters, actuators (pumps, electric
motors, valves). Controllers. Fieldbus: ISO/OSI model, topology and carrier. Supervision systems. Control
hierarchy. Architecture of supervision and control systems. ISA standards. P&I drawings. Data-sheets. PLC:
Hardware; Ladder diagram; Sequential Functional Chart; Human-machine interface; I/O and network interfaces;
Examples. DCS: Hardware; Human-machine interface; I/O and network interfaces; LAN for control systems; Fault
recovery and redundant systems; Basic functions and tools; Examples. SCADA: Basic functions and tools;
Human-machine interface; I/O and network interfaces; Integration with control and management systems.
Prequalification - Controller design for SISO systems, electric circuits.
Programma - Strumentazione da campo: sensori (portata, pressione, temperatura,…), trasduttori ed attuatori
(pompe centrifughe, motori). Controllori. Bus di campo: modello ISO/OSI, topologie e tipologie. Sistemi di
supervisione. Piramide del controllo. Architettura dei sistemi di supervisione e controllo. Nomenclatura
internazionale. Schemi P&I. Fogli di specifica. Cenni alla normativa tecnica. PLC: Struttura hardware; Linguaggio
a contatti; Sequential Functional Chart; Ladder; Interfaccia utente e connessione in rete; Esempi di applicazioni.
DCS: Struttura hardware; Interfaccia utente; Interfaccia di I/O; Reti dati per l’automazione; Ridondanza ed
affidabilità; Logiche di programmazione e configurazione; Esempi di applicazioni. SCADA: Funzioni di sistemi di
acquisizione dati; Configurazione del sistema; Interfaccia con la rete di campo; Integrazione con i sistemi di
controllo. Prerequisiti – Progettazione di controllori per sistemi SISO. Elettrotecnica.
Electrical Engineering - University of Cagliari - Catalogue List
pag. 13