Laboratorio del corso di Progettazione dei Sistemi di Controllo. Prof. Roberto Oboe

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Geraldo Lorenzi
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1 Laboratorio del corso di Progettazione dei Sistemi di Controllo Prof. Roberto Oboe

2 Organizzazione Faremo 6 sessioni di laboratorio. Il 4/6 rilevazione sulla qualità della didattica. 10 gruppi da 3 studenti ciascuno La prova finale consisterà in un orale, in cui si discuterà anche il contenuto di una relazione sull attività di laboratorio. La relazione sarà di gruppo, ma non l orale La relazione dovrà descrivere gli apparati (sommariamente), gli esperimenti effettuati, le tecniche utilizzate e riportare i dati sperimentali. Non dovrà essere più lunga di 10 pagine, formato doppia colonna (vedi Zigliotto) Dovrà essere presentata al docente almeno 3 giorni prima dell appello.

3 Strumenti Useremo: PC con scheda di acquisizione (Sensoray 626) Motore CC con pilotaggio in corrente e lettura posizione con encoder. Carichi meccanici puramente inerziali e con elasticità Matlab, Simulink e Real Time Windows Target

4 Strumenti Motore con encoder Morsettiera Cavo Scheda 626 PC con Simulink Amplificatore di corrente

5 Scheda di acquisizione La scheda consente di interfacciare il PC con il mondo esterno: Ingressi analogici (16x, 14 bit) Uscite analogiche (4x, 13 bit) I/O digitali (48 totali) Watchdog timer Ingressi encoder (6x, conteggio quadruplicato, con U/D e zero)

6 Scheda di acquisizione

7 Scheda di acquisizione La scheda viene connessa al sistema da controllare attraverso un flat cable e una morsettiera, non accessibile agli studenti. Il comando alle uscite e la lettura degli ingressi avviene attraverso degli speciali blocchetti di Simulink (li vedremo dopo)

8 Motore c.c. con encoder Il motore utilizzato presenta le seguenti caratteristiche: Costante di coppia: 0.071Nm/A Inerzia rotorica: Kg m^2 Resistenza avvolgimenti: 3.85 ohm Coppia di attrito statico: Nm Tensione max: 60V Coeff. d attrito viscoso: 1.4 e-5 Nm/s

9 Motore c.c. con encoder Sul motore è montato un encoder incrementale: 500 impulsi/giro Il conteggio verrà moltiplicato per 4 Ha la tacca di zero (che non useremo ) Se voglio la misura dello spostamento angolare in gradi, devo moltiplicare il conteggio per: 360/2000

10 Amplificatore di corrente L amplificatore è in grado di comandare il motore con una corrente proporzionale al riferimento in tensione: Ki=2 A/V Con i nostri alimentatori: Max tensione = 30V Max Corrente = 6A Bisogna limitare il riferimento a +/- 3V!! La corrente max si ha fino a circa 100 rad/s (perché??)

11 Pendolo di Furuta Sul motore è montato un braccio che sostiene un pendolo inverso I segni degli angoli sono diversi dalmodello visto a lezione Angoli positivi ORARI Ciò è dovuto a come sono stati montati gli encoder Valgono le note fornite a lezione dal Dott. Antonello

12 Pendolo di Furuta J2 ϑ 1 ϑ 2 Nota: Ad un comando di coppia positivo, corrisponde un movimento positivo J1 Encoder pendolo Encoder motore

13 Carico meccanico con elasticità % Dai lucidi del Dott. Antonello J1 = ; J2 = 4.15e 5; l1 = 0.16; l2 = 0.15/2; m2 = ; g = 9.81; gam = J1*J2 + J1*m2*l2^2 + J2*m2*l1^2; a32 = m2^2*l1*l2^2*g / gam; a42 = m2*l2*g*(j1 + m2*l1^2) / gam; b31 = (J2 + m2*l2^2) / gam; b32 = m2*l1*l2 / gam; b41 = m2*l1*l2 A=[ a a42 0 0]; B= [0 0 b31 b41]; Q = diag([.1, 1,.1,.1]); r = 1; [Kinf, Pinf, lam] = lqr(a, B, Q, r);

14 Simulink E un pacchetto SW che consente la simulazione di sistemi dinamici, rappresentati graficamente mediante connessione di blocchi elementari. Attraverso l uso di un particolare toolbox (Real Time Windows Target) è possibile interfacciarsi col mondo esterno e controllare dispositivi in tempo reale

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