Controlli Automatici. Maria Gabriella Xibilia Blocco B piano 7 Tel. 7328

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Rosina Benedetti
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1 Controlli Automatici Maria Gabriella Xibilia Blocco B piano 7 Tel. 7328

2 Libri di testo Bolzern, Scattolini, Schiavone Fondamenti di controlli automatici Mc-Graw Hill III edizione Isidori Sistemi di Controllo Siderea

4 Controllo on-off a catena aperta

5 Controllo a catena chiusa

6 Controllo a catena chiusa

11 Per sistema di controllo automatico si intende un sistema di controllo (controllo=azione intesa a imporre il comportamento desiderato ad un sistema) che funziona senza l intervento di un operatore umano La progettazione di un sistema di controllo automatico richiede competenze di: -strumentazione per l automazione -modellistica, fisica, chimica,. (costruzione dei modelli) -matematica (analisi dei sistemi) -controlli automatici -informatica -.

12 Automatica Settore dell Ingegneria dell Informazione che raggruppa: Teoria dei sistemi: rappresentazione matematica dei sistemi reali mediante sistemi dinamici, analisi e simulazione dei sistemi dinamici Controlli automatici: metodologie per la progettazione di sistemi di controllo automatico Stima e identificazione: metodologie per la stima di variabili e di modelli di sistemi a partire da dati sperimentali Automazione e robotica: supervisione e coordinamento di macchine ed impianti finalizzati alla realizzazione di processi produttivi

19 Il problema del controllo disturbi ingressi non manipolabili ingressi manipolabili P processo o impianto da controllare uscite non controllate uscite controllate Il sistema di controllo deve essere progettato in modo che il sistema da controllare operi nel modo desiderato, ciò viene espresso dalla richiesta che certe variabili del sistema (variabili controllate) assumano l andamento temporale desiderato (segnale di riferimento) nonostante la presenza di disturbi, incertezze sul modello del processo e variazioni parametriche. L azione di controllo è esercitata scegliendo gli andamenti temporali di alcune variabili di ingresso del sistema (variabili manipolabili o di controllo) in grado di condizionare le variabili controllate, che sono soggette a determinati vincoli (limitazioni degli attuatori)

20 Esempio di comportamento desiderato

21 Solitamente si impone che l errore, dato da: errore=segnale di riferimento-variabile controllata assuma un andamento accettabile, cioè soddisfi un insieme di requisiti (specifiche) che esprimono la necessità che esso sia sufficientemente piccolo in tutte le condizioni di funzionamento di interesse (segnali di riferimento diversi, valori che possono essere assunti dai parametri, andamenti prevedibili dei disturbi, stato del processo) e che inoltre si rispettino opportuni vincoli sulla variabile di controllo (moderazione del controllo) anche per impedire sollecitazioni eccessive del processo controllato

22 esempi Controllo di un autoveicolo: Supponiamo che l autoveicolo debba percorrere una strada pianeggiante, lungo una traiettoria e con una velocità assegnate - 4 variabili controllate: posizione sul piano (x,y) e velocità sul piano (vx,vy) - 4 segnali di riferimento:corrispondenti traiettorie - Variabili di controllo: posizione del volante, posizione dell acceleratore, posizione del freno, cambio (sono soggette a limiti) - Parametri incerti: massa del veicolo, efficienza del motore e dei freni, stato dei pneumatici e dell asfalto - Disturbi: vento, pendenza della strada

esempi Impianto di climatizzazione di un edificio Variabili controllate: temperature dei singoli ambienti Segnali di riferimento: andamenti nel tempo delle temperature variabili di controllo: portata

23 esempi Impianto di climatizzazione di un edificio Variabili controllate: temperature dei singoli ambienti Segnali di riferimento: andamenti nel tempo delle temperature variabili di controllo: portata di aria nelle stanze (bisogna considerare che sono limitate disturbi: temperatura esterna, insolazione, vento parametri incerti: coefficienti di scambio termico, presenza di persone nelle stanze, funzionamento delle pompe e degli scambiatori

24 esempi Una azienda manifatturiera deve decidere settimanalmente (tempo discreto) la tipologia e la quantità dei semilavorati da acquistare (variabili di controllo) in modo che le scorte di magazzino (variabile controllata) abbiano nel tempo gli andamenti voluti (segnale di riferimento) in modo da effettuare le consegne previste senza immobilizzare capitale. Ciò viene fatto sulla base di ipotesi di utilizzo che possono essere errate a causa di ordini imprevisti, scioperi (variabili incerte)

25 Sistemi di controllo SISO (schemi semplificati) Controllo a catena aperta Controllo a catena chiusa

26 Controllo in retroazione

27 Formalizzazione dei problemi di controllo Consiste nel convertire il problema del controllo dal mondo della realtà al mondo della matematica A tale scopo occorre: - descrivere matematicamente, tramite un modello, il processo, gli attuatori, i trasduttori - definire gli insiemi a cui appartengono i parametri - definire le classi a cui appartengono i segnali di riferimento e di disturbo - formulare le specifiche del controllo

28 La sintesi del controllore La soluzione di un problema di controllo consiste in: - formalizzazione matematica del problema di controllo - determinazione del modello matematico del controllore - realizzazione del controllore

29 Problema di analisi Consiste nell accertare le prestazioni di un sistema di controllo già progettato dal punto di vista del modello del controllore, prima della realizzazione ed istallazione del controllore sull impianto Può essere molto utile durante la progettazione E basata sulla simulazione, cioè sullo studio della evoluzione temporale delle grandezze di interesse in diverse condizioni Solitamente richiede l uso di un calcolatore e di software adeguati

30 Schema logico di un sistema di controllo digitale

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