Address: Dipartimento di Sistemi e Informatica Via di Santa Marta, 3 50139 Firenze, Italy Tel: +39-55-4796258 Fax: +39-55-4796363  E-mail: mosca@dsi.unifi.it

Biographical sketch

 
Edoardo Mosca, after obtaining the Dr. Eng. degree in Electronics Engineering from the University of Rome “La Sapienza”, spent four years, from 1964 to 1968, in industry where he worked on research and development of advanced radar systems.  Thereafter, from 1968 to 1972 he held academic positions at the University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, and McMaster University, Ontario, Canada.  Since 1972, he has been with the Engineering Faculty, University of Florence, Florence, Italy : from 1972 to 1975 as an Associate Professor, and since 1975 as a full Professor of Control Engineering.  He is : author of more than one hundred forty research papers spanning several diversified fields like radar signal synthesis and processing, radio communications, system identification, adaptive, predictive, and switching supervisory control ; the author of a book (“Optimal, Predictive, and Adaptive Control, Prentice Hall, 1995) ; an editor of the following three journals, “European Journal of Control”, “International Journal of Adaptive Control and Signal Processing” (Wiley), and “IEE Proceedings - Control Theory and Applications”; the Italian NMO representative in IFAC (International Federation of Automatic Control).  He has been a Council member of EUCA (European Union Control Association) until 1998, and from 1996 to 2002 a Council member of IFAC .  Dr. Mosca in 2001 was awarded "honoris causa" the Doctor in Information Engineering degree from the Universidade Tecnica de Lisboa, Portugal, and in 1997 was elected to the grade of Fellow of  the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) for his contributions to adaptive and predictive control.

Teaching

 

"Adaptive Systems" course program

Deterministic LQ regulation-I: Dynamic programming and Riccati equation approach; cheap control and single-step regulation. Feedback systems: Matrix-fraction descriptions; internal stability; Youla-Kucera parameterization of all stabilizing compensators. Deterministic LQ regulation-II : Solution based on spectral factorization and polynomial equations, and its relationship with the Riccati-based solution; 2-DOF tracking with preview. Receding horizon and predictive control: Predictive control with hard constraints, Lyapunov functions and stability; nonlinear predictive command governors. LQ and predictive stochastic control : Full and partial state information; polynomial approach to CARMA process control; 2-DOF tracking with preview; H2 control and minimax. Adaptive control of minimum-phase plants : Analitycal tools for convergence analysis of adaptive control algorithms; properties of the RLS identifier; self-turning cheap control; minimun-variance control; robustification by means of dead-zone identification, data prefiltering and dynamic weights; MRAC of unknown plants; adaptive control of industrial robots. Adaptive control of non minimun-phase plants: Closed-loop identification and dynamic weights for LQG control of unknown plants; indirect adaptive predictive control; adaptive predictive control based on multistep-ahead predictive models; the ODE convergence analysis of stochastic recursive algorithms; adaptive supervised switching control; examples of applications.

 

Course material:

E. Mosca, "Optimal, Predictive, and Adaptive Control", Prentice Hall, 1995.    Download it!

E. Mosca, "Model-Based Predictive Control", EOLSS, 2001.   Download it!

TECNICHE DI CONTROLLO

Programma 2004

 
Il regolatore LQ 

Formulazione del problema del regolatore Lineare-Quadratico (LQ) e sua soluzione mediante programmazione dinamica di Bellman. Equazione algebrica di Riccati e suo ruolo nella regolazione LQ in regime stazionario. Una proprietà di monotonia della regolazione LQ.

Uso della regolazione LQ in problemi di inseguimento: modello incrementale ed azione integrale.

Controllo a basso costo: caso di ritardo I/O unitario; caso di ritardo I/O arbitrario. Controllo con orizzonte costituito da un singolo passo.
 

DMF di sistemi dinamici LTI 

Richiami su d-rappresentazioni di successioni temporali, serie formali e matrici di trasferimento.

Descrizioni matriciali fratte (MFD), matrici unimodulari, ed estrazione di massimi divisori comuni mediante operazioni elementari su matrici polinomiali, identità di Bezout. MFD irriducibili. Relazione tra MFD e rappresentazioni di stato di sistemi dinamici lineari tempo-invarianti (LTI).
 

Stabilità interna e parametrizzazione Q

Stabilità interna di sistemi in retroazione. Parametrizzazione Q  di Youla-Kucera di tutti i compensatori stabilizzanti. Equazioni diofantine unilatere: soluzione generale e di grado minimo. Assegnazione degli autovalori di un sistema multivariabile in retroazione con sintesi polinomiale. Architettura dei sistemi in retroazione internamente stabili mediante parametro Q: caso di sistemi stabili ad anello-aperto e controllo a modello interno (IMC). 

Sintesi mediante il parametro Q

Funzioni di sensitività. Approccio polinomiale ai problemi di inseguimento di riferimenti predicibili e di reiezione di disturbi: azione integrale.  Sintesi tramite il parametro Q della sensitività complementare di sistemi SISO: caso di impianti stabili e caso di impianti instabili; sintesi H-2 di sensitività complementare. Connessioni tra IMC (parametrizzazione Q) e controllo PID. IMC per sistemi non lineari regolari (con grado relativo ben definito) stabili e stabilmente invertibili. 

Approccio polinomiale alla regolazione LQ

Approccio polinomiale alla regolazione LQ: problema di fattorizzazione spettrale sinistra ed autovalori del sistema di controllo ottimale. Cenni su inseguitori LQ a 2 gradi di libertà.
 

Controllo anti-avvitamento

Avvitamento dei modi instabili dell’unità di controllo prodotti da non linearità statiche nell’anello di retroazione. Architettura anti-avvitamento (AW) alla Hanus di unità di controllo bi-propria e a fase minima. Interpretazione mediante la nozione di riferimento virtuale. Controllo AW per unità di controllo in descrizione di stato. Uso della tecnica di controllo AW per la commutazione priva di dossi nel controllo a guadagno programmato. 

Controllo predittivo

Inadeguatezza nel caso generale delle tecniche di controllo AW. Controllo predittivo basato su modello (MBPC): problema di controllo vincolato ad anello aperto e strategia di controllo ad orizzonte recedente. MBPC con stato terminale nullo: stabilità. Uso nell’MBPC del modello incrementale in problemi di inseguimento e di reiezione di disturbi. Sistemi asintoticamente controllabili a zero con ingressi limitati (ANCBI). MBPC con stato terminale in insieme invariante ellissoidale modulato in volume dalla norma dello stato.  Controllo predittivo a commutazione di orizzonte con supervisore per sistemi LTI con ingressi saturati: successioni di ingresso ad energia minima che pilotano lo stato a zero in h passi; condizione di ammissibilità per la commutazione di h, e cenni sulla stabilità per sistemi ANCBI saturati con disturbi arbitrari.
 

Riferimenti bibliografici

E. Mosca, "Optimal, Predictive, and Adaptive Control", Prentice Hall, 1995.    Download it!

E. Mosca, "Model-Based Predictive Control", EOLSS, 2001.   Download it!

         G. C. Goodwin, S. F. Graebe &M. E. Salgado, Control System Design, Prentice Hall, 2001.