B014050 - ANALISI DEI SISTEMI AMBIENTALI

Italiano o, su richiesta, inglese.

Il corso consiste di tre parti:
1 - ELEMENTI DI TEORIA DEI SISTEMI
2 - MODELLI AMBIENTALI
3 - ELABORAZIONE DI DATI AMBIENTALI

S. Marsili-Libelli: "Environmental systems with MATLAB", CRC Press, 2015.

S. Rinaldi, L. Farina: "I sistemi lineari positivi: teoria e applicazioni", Città Studi Edizioni, 1995.

M. Basso, L. Chisci, P. Falugi: "Fondamenti di automatica", Città Studi Edizioni, 2007.

Appunti dalle lezioni.

Note manoscritte fornite dal docente.

Il corso si propone di fornire metodologie per la costruzione, l'analisi e l'utilizzo a vari fini (previsione, simulazione, gestione etc.) di modelli di sistemi ambientali, facendo uso di strumenti matematici della teoria dei sistemi e di strumenti CAD (e.g., Matlab-Simulink).

Elementi di base di analisi matematica, fisica, algebra lineare e calcolo numerico.

Lezioni ed esercitazioni in aula. Assegnazione di esercizi/problemi da risolvere matematicamente e/o numericamente con Matlab-Simulink a casa.

Esame orale finalizzato ad accertare, con esercizi e domande teoriche, le conoscenze acquisite e le capacità maturate su: costruzione, analisi e utilizzo a vari fini (previsione, simulazione, gestione etc.) di modelli di sistemi ambientali, facendo uso di strumenti matematici della teoria dei sistemi e di strumenti CAD (e.g., Matlab-Simulink). In particolare, per verificare la capacità di utilizzo degli strumenti CAD, vengono proposti durante il corso alcuni problemi da affrontare con Matlab-Simulink e la loro soluzione viene discussa durante la prova orale.

Il corso si propone di fornire metodologie per la costruzione, l'analisi e l'utilizzo a vari fini (previsione, simulazione, etc.) di modelli di sistemi ambientali, facendo uso di strumenti matematici della teoria dei sistemi e di strumenti CAD (e.g. Matlab).

ELEMENTI DI TEORIA DEI SISTEMI
- equazioni di stato a tempo-continuo e a tempo-discreto
- analisi della risposta di sistemi lineari a tempo-continuo
- analisi modale ed analisi armonica
- stabilità
- sistemi non lineari e linearizzazione
- analisi di sistemi lineari a tempo-discreto

MODELLI AMBIENTALI
- dinamiche di popolazioni
- modelli di qualità fluviale
- modelli a parametri distribuiti e loro discretizzazione con il metodo degli elementi finiti
- simulazione di modelli ambientali con Matlab-Simulink

ELABORAZIONE DI DATI AMBIENTALI
- Il problema dell'assimilazione dati per il monitoraggio di sistemi ambientali.
- Assimilazione dati per modello e sensori lineari: il filtro di Kalman.
- Assimilazione dati per modello e/o sensori non lineari: il filtro di Kalman esteso.
- Assimilazione dati per modelli a tempo-continiuo: il filtro di Kalman-Bucy.
- Assimilatore dati ibrido per modelli a tempo-continuo con misure a tempo-discreto
- Cenni al filtro di Kalman ensemble per l'assimilazione dati in modelli di grandi dimensioni, e.g. in meteorologia e oceanografia.
- Calibrazione parametrica mediante assimilazione dati