Regolazione e controllo

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1 1 Regolazione e controllo Controllo ad Mikael Bianchi, Ricercatore SUPSI 19 maggio 2017

2 2 Tematiche Controllo ad Obiettivi Problematiche Inversione del processo con modello di riferimento Effetti dei disturbi su un controllo ad 19/05/2017

3 3 Controllo ad : Obiettivo Dato un processo generico con un entrata u(t) e un uscita da controllare y(t): Si vuole trovare un controllo che sia in grado di seguire il riferimento desiderato r(t) controllato 19/05/2017

4 4 Controllo ad : Obiettivo Caso ideale: il processo controllato segue perfettamente il riferimento 1 controllato Possibile soluzione: Inversione del processo Scegliendo: Si ottiene: 1 1 Controllo ad Attuazione 19/05/2017

5 5 Controllo ad : Problematiche Il controllo ad con inversione del processo può portare a diversi problemi: non proprio: Ordine del denominatore < ordine numeratore instabile: Il segnale di attuazione u(t) diverge instabile: Una perturbazione di u(t) può far divergere il processo Inoltre diversi problemi possono causare un inseguimento errato del segnale di riferimento: Modello del processo non perfetto Disturbi sul sistema Potenza del segnale di attuazione non sufficente (saturazioni)

6 6 Controllo ad : sistemi non propri Dinamica inversa con modello di riferimento Per rendere implementabile un sistema non proprio (quando il segnale di riferimento non è conosciuto a priori) è necessario aggiungere dei poli supplementari nell inversione del processo: Vengono ammorbidite le condizioni sul comportamento ideale, al posto di una risposta ideale si accetta un periodo di transizione nella risposta Introduzione di un comportamento ideale del processo caratterizzato da Controllato Con : Modello di riferimento. Obiettivo: Aggiungere un numero sufficente di poli da permettere l inversione del processo.

7 7 Controllo ad : sistemi non propri Controllo con modello di riferimento: controllore risultante Partendo dalla specifica sul processo controllato desiderato: Si calcola la U(s) necessaria: Controllo ad

8 8 Controllo ad : effetto di disturbi sul controllo Diverse tipologie di disturbi possono alterare la risposta del processo controllato ad Errore di modellazione (struttura o parametri) Disturbo di attuazione Disturbi del processo Questo tipo di disturbi sono difficilmente compensabili con un controllo ad anello aperto controllato reale, Controllo ad : Disturbo d attuazione : Disturbo di processo +,,: reale,: stimato : Modello di riferimento : Parametri di processo reali : Parametri di processo stimati 19/05/2017

9 9 Controllo ad : saturazioni Saturazione dell entrata e/o degli stati Saturazioni dovute al dimensionamento dell attuatore e del processo non permettono di raggiungere la traiettoria desiderata per tutti i segnali di riferimento. Il segnale di riferimento va calcolato in maniera tale da non superare le saturazioni imposte al processo. Problema di ottimizzazione nonlineare (controllo ottimale), non risolvibile nel dominio di Laplace. Controllo ad Saturazione 19/05/2017

10 10 Discretizzazione,! Controllo ad ZOH Attuazione,! Discretizzazione con Zero Order Hold Assumendo un attuazione modellata come Zero Order Hold, l inversione del processo con modello di riferimento va calcolata con il modello discreto del processo! Assunzione che il segnale tra due campioni in entrata al processo rimanga costante Procedimento 1. Calcolare la funzione di trasferimento dell processo 2. Definire il modello di riferimento necessario per poter invertire il processo 3. Discretizzare il processo ed il modello di riferimento 4. Calcolare il controllo con i sistemi discreti del processo e del modello di riferimento