Il Dottorato è suddiviso in due Curricula: Ingegneria Elettrica (referente Prof. Mario Marchesoni) e Sistemi Complessi per la Mobilità (referente Prof. Federico Silvestro)
Curriculum Ingegneria Elettrica
Le tematiche su cui si concentra il curriculum propongono una visione innovativa dell’Ingegneria Elettrica in un quadro generale di tipo interdisciplinare. In questo settore sta infatti avvenendo una profonda riorganizzazione delle strutture industriali, con alleanze e fusioni tra aziende di automazione, energia, elettronica e trasporti, e con importanti aperture verso le aziende del terziario avanzato. Lo stesso processo è in atto anche in campo scientifico ed ha portato gli argomenti proposti per questo Dottorato ad essere sempre più interagenti e interdisciplinari. Le linee di ricerca stesse testimoniano il carattere fortemente interdisciplinare del dottorato con importanti coinvolgimenti in settori nei quali l’utilizzo dell’energia elettrica, l’approccio metodologico sistemistico tipico del mondo elettrico ed elettronico e l’adozione di dispositivi complessi di tipo elettro-magnetico sono sempre più significativi. Il Dottorato si fonda essenzialmente sull’attività didattica coordinata e su una intensa attività di ricerca, opportunamente guidata da un tutore, con permanenza anche in sedi di ambito internazionale, volta a fare acquisire al candidato capacità di lavoro indipendente, di analisi e di sintesi con contributi innovativi. Mediante una didattica mirata e una costante azione dei docenti tutor, verranno approfondite nel Dottorato anche le tematiche di competenze trasversali, cioè aspetti psicologico-comunicativi e di interazione personale, che rivestono spesso una significativa importanza nell’attività di ricerca e in una efficace disseminazione dei risultati.
I Temi di ricerca riguardano: (A) Automazione: industriale, dei processi e trasporti. Modellistica impianti produttori. Gestione, monitoraggio e controllo sistemi elettrici. Tecniche innovative e ottimizzazione per progettazione dispositivi elettromagnetici. Azionamenti elettrici per robotica, automazione manifatturiera e processi. Applicazioni avanzate di strumentazione e Bus di campo. (B) Energia: Protezione da electrostatic hazard. Valutazione difetti di isolamento con misura scariche parziali. Valutazioni tecnico-economiche per mercato energia. Generazione distribuita. Qualità del servizio. Algoritmi di ottimizzazione, sistemi di gestione della distribuzione, previsioni di carico e di risorse di energia rinnovabile, con metodi basati sull’intelligenza artificiale, sui data mining, sui big data e sulla valutazione probabilistica della sicurezza. Progettazione di interruttori, macchine, attuatori elettrici e dispositivi magnetici per energy storage. Convertitori statici di energia. (C) Elettronica: Modellistica sistemi e componenti elettronici di potenza. Tecniche di controllo avanzate per convertitori. Sistemi di protezione da scariche elettrostatiche di dispositivi elettronici. Modellistica sistemi complessi. Analisi e sintesi di circuiti e sistemi dinamici non lineari. Reti neurali. Progetto sistemi elettronici. (D) Compatibilità elettromagnetica industriale: Compatibilità elettromagnetica tra sistemi elettrici, elettronici di potenza e comunicazioni. Modellistica, simulazione e metodi di misura. Modellistica numerica correnti di fulmine. Modellazione elettromagnetica con approccio full Maxwell. (E) Trasporti: Sistemi di gestione e controllo del traffico. Modellistica per analisi predittiva RAMS. Sistemi elettrificati per trasporto pubblico. Gestione energetica veicoli elettrici e ibridi. Diagnostica motori trazione elettrica. Azionamenti elettrici per trazione su rotaia, su gomma e per propulsione navale. (F) Ambiente: Simulazione numerica e tecniche di misura e di riduzione dei campi. Progettazione ottimizzata di dispositivi a bassa emissione. Sistemi a basso impatto ambientale.
Curriculum Sistemi Complessi per la Mobilità
Le realtà industriali più competitive a livello nazionale e internazionale tendono sempre più a mettere in comune esperienze in vari settori (automazione, energia, ICT, trasporti navali e non, per citarne solo alcuni) per introdurre “intelligenza” nei sistemi di interesse, siano questi reti elettriche, sistemi navali, impianti di automazione o strutture di altro genere. La stessa tendenza è naturalmente in atto, e ancora più sviluppata, anche in campo scientifico ed ha portato gli argomenti affrontati nei diversi curricula proposti dai precedenti Dottorati (e tuttora presenti negli altri curricula di questo Corso di Dottorato) ad essere sempre più interdisciplinari e tra loro interagenti, con linee di ricerca nelle quali l’utilizzo dell’energia elettrica, la progettazione di mezzi navali (per il trasporto, per le attività marittime e per la nautica da diporto), l’approccio metodologico-sistemistico tipico del mondo elettrico ed elettronico e l’adozione di dispositivi complessi di vario genere si integrano e si completano.
Accanto agli approfondimenti scientifici delle tematiche classiche che costituiscono il naturale retroterra culturale dell’ingegneria elettrica e navale, che sono oggetto degli altri due curricula, in questo curriculum saranno sviluppati sia argomenti tecnici all’incrocio tra le competenze tipiche di questi due settori, oggi di sempre maggiore interesse, sia tematiche legate al settore dei trasporti, trasversale rispetto ai temi dell’ingegneria elettrica e navale, sia argomenti applicativi tipici del settore ICT, anch’essi di grandissimo interesse, come sopra ricordato, per consentire la definizioni di efficaci tecniche di controllo e di gestione dei sistemi complessi multidisciplinari oggi sempre più necessari in moltissimi contesti relativi alle tecnologie più avanzate.
I Temi di ricerca riguardano: (A) Sistemi complessi nell’ingegneria elettrica e navale: reti elettriche, sistemi navali, impianti di automazione. (B) Mobilità intelligente di persone e merci: aspetti pianificatori (per esempio relativi al TPL-trasporto pubblico locale, alla city logistics, ecc.), simulativi, di sistemi di trasporto “intelligenti” (infomobilità, AVM, comunicazione V2V, V2I, ecc.), di valutazione dei costi esterni dei trasporti. (C) Sistemi di trasporto marittimi e marini: sistemi di supporto alla sicurezza della navigazione e sviluppo di tecnologie e sistemi di pianificazione di supporto alle politiche europee di “Integrated Coastal Zone Management” e di “Maritime Spatial Planning”. (D) Componenti e sistemi tecnologici per i mezzi di trasporto che consentano di ridurre i costi esterni dei trasporti e di innalzare i livelli di sicurezza: sistemi di propulsione elettrica per veicoli elettrici e ibridi su gomma o su ferro, gestione dei flussi energetici di detti veicoli, modellistica per analisi predittiva RAMS, sistemi di gestione e controllo del traffico in sistemi a guida vincolata, elettronica e azionamenti elettrici per trazione. (E) Modellistica di sistemi complessi: formulazione/identificazione di modelli matematici (a partire da dati sperimentali) e loro analisi e simulazione numerica. I modelli saranno principalmente riferiti al settore elettrico e navale, ma potranno riguardare problemi più generali la cui soluzione sia di interesse applicativo per tali settori (per esempio, attività elettrica di reti di neuroni o di circuiti).