ADVANCED CIRCUIT ANALYSIS AND DESIGN
Anno accademico 2024/2025 - Docente: SANTI AGATINO RIZZORisultati di apprendimento attesi
Il corso introduce i fondamenti della simulazione circuitale e l'applicazione dell'intelligenza artificiale per la transizione energetica sostenibile.
Conoscenza e comprensione
Conoscenza di base della formulazione delle equazioni circuitali orientata alla simulazione e alla soluzione di circuiti lineari e non lineari.
Conoscenza di base dei simulatori circuitali e delle tecniche di intelligenza artificiale.
Comprensione di base dei problemi di simulazione circuitale e progettazione ottima.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Gli studenti saranno in grado di utilizzare correttamente i simulatori circuitali e tecniche di intelligenza artificiale per la progettazione di circuiti e per la transizione energetica sostenibile.
Autonomia di giudizio
Gli studenti saranno in grado di scegliere la tecnica di simulazione e di intelligenza artificiale più adatta alla loro applicazione.
Abilità comunicative
Lo studente apprenderà il linguaggio tecnico della simulazione circuitale e dell’intelligenza artificiale. Il corso prevede seminari che consentono l'interazione tra studenti ed esperti del settore industriale.
Capacità di apprendimento
Lo studente acquisirà i fondamenti necessari per comprendere argomenti più complessi di simulazione circuitale e applicazione dell’intelligenza artificiale non trattati nel corso. Tale capacità verrà affinata attraverso la partecipazione a seminari la cui comprensione presuppone la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati nel corso.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Laboratorio CAD. Lezioni in aula.
Prerequisiti richiesti
Conoscenza di Algebra Lineare ed Elettrotecnica.
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
L1 - Modellazione e simulazione circuitale
Simulatori e “listato” circuitale Spice. Simulatore circuitale SIMetrix.
Modellazione Spice di dispositivi elettronici di potenza: SiC MOSFET.
DIgSILENT PowerFactory: esempi applicativi nei sistemi di potenza.
Simulatore circuitale Simscape. Interazione con MATLAB per l'analisi parametrica dei circuiti. Integrazione dei “listati” circuitali Spice in Simscape. Strumento di Simscape specializzato per i sistemi di potenza: analizzatore dei flussi di potenza.
L2 - Modellazione, simulazione e ottimizzazione di circuiti
Cenni sull'ottimizzazione stocastica e deterministica. Strumenti per l’ottimizzazione in MATLAB. Ottimizzazione di circuiti e reti elettriche.
Cenni sulle reti neurali artificiali. Utilizzo delle reti neurali artificiali in MATLAB. Applicazioni delle reti neurali artificiali per le rinnovabili e batterie.
Panoramica sulle applicazioni dell’intelligenza artificiale per la transizione energetica sostenibile.
T1 - Panoramica sulla simulazione circuitale
Equazioni dei dispositivi. Formulazione delle equazioni. Tecniche di soluzione. Circuiti non lineari. Circuiti dinamici. Flusso di simulazione dei circuiti dinamici non-lineari.
T2 - Soluzione di equazioni circuitali algebriche lineari
Metodo del Tableau sparso e metodo dei nodi: approccio basato sul componente. Metodo dei nodi modificato: approccio basato sul componente. Matrice di raggiungibilità per l’analisi di circuiti e reti. Risolvibilità unica.
T3 - Soluzione di equazioni circuitali algebriche non-lineari
Elementi non lineari. Formulazione del Metodo dei nodi modificato per circuiti non lineari. Introduzione all'analisi DC non lineare. Introduzione al metodo di Newton. Il caso unidimensionale. Panoramica del caso multidimensionale. Cenni sui metodi Quasi-Newton. Superamento dei metodi di Newton nella simulazione dei circuiti non-lineari.Testi di riferimento
(1) Diapositive proiettate durante le lezioni (presenti sul portale Studium).
(2) Documentazione aggiuntiva (presente sul portale Studium).
(3) Ian Goodfellow, Yoshua Bengio and Aaron Courville, “Deep Learning”, MIT Press, 2016.
(4) Farid N. Najm, “Circuit Simulation”, John Wiley & Sons, 2010.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Modellazione e simulazione circuitale | (1), (2) |
| 2 | Intelligenza artificiale per una transizione energetica sostenibile | (1), (2), (3) |
| 3 | Intelligenza artificiale per una transizione energetica sostenibile | (1), (4) |
| 4 | Soluzione dei circuiti lineari | (1), (4) |
| 5 | Soluzione dei circuiti non-lineari | (1), (4) |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
1 o 2 domande sulla teoria (T)
E
Opzione a) 1 domanda sul laboratorio CAD (L)
Opzione b) discussione di una attività di laboratorio CAD (L) assegnata durante il corso
Gli studenti devono usare un laptop in entrambi i casi.
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Una lista di domande tipiche è presente sul portale Studium.