SISTEMI DIGITALI DI CONTROLLO

Transcript

1 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 1/11 SISTEMI DIGITALI DI CONTROLLO Prof. Alessandro De Luca DIS, Università di Roma La Sapienza Lucidi tratti dal libro C. Bonivento, C. Melchiorri, R. Zanasi: Sistemi di Controllo Digitale Capitolo 1: Introduzione Si ringraziano gli autori

2 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 2/11 Introduzione PROCESSO: Un insieme di operazioni o di trasformazioni che devono avvenire in sequenza opportuna in un impianto o in un sistema fisico CONTROLLO DEI PROCESSI: Insieme di metodologie, tecniche e tecnologie per la conduzione automatica di impianti (industriali e non), spesso con struttura gerarchica SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALE: Sistemi di controllo in retroazione in cui è presente un calcolatore digitale e quindi una elaborazione a tempo discreto della legge di controllo SISTEMA DI CONTROLLO ANALOGICO: Regolatore r e Rete Amplificatore m Sistema Attuatore c corretrice controllato y Trasduttore di misura

3 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 3/11 Schemi tipici di un sistema di controllo digitale Campionamento del segnale errore: A/D Calcol. digitale D/A Attuatore Processo Clock (T) Trasduttore Campionamento del segnale retroazionato: A/D Calcol. digitale D/A Attuatore Processo A/D Trasduttore tempo discreto

4 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 4/11 Controllo digitale vs. Controllo analogico + Maggiore capacità e precisione di elaborazione algoritmi di controllo più sofisticati + Maggiore flessibilità è sufficiente modificare il software per adattare il sistema a nuove esigenze + Maggiore affidabilità e ripetibilità non sono presenti fenomeni di usura, deriva termica, ecc. + Maggiore trasmissibilità dei segnali segnali digitali molto meno sensibili ai disturbi rispetto a quelli analogici - Progettazione più difficile e articolata competenze anche nel campo della programmazione e dell interfacciamento - Stabilizzabilità più precaria discontinuità nella trasmissione, ritardi, importanza del periodo di campionamento - Possibilità di arresti non previsti il software può non aver previsto tutte le possibili situazioni di errore - Necessità di utilizzare energia elettrica

5 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 5/11 Segnali di interesse (a) Analogico di tipo continuo; b) Continuo quantizzato; c) Dati campionati; d) Digitale (a) (b) 0 t 0 t (c) 0 t (d) 0 t

6 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 6/11 Dispositivi di interfaccia 1 A/D, convertitore Analogico/Digitale: A/D Campionamento ad impulsi di Dirac: A/D δ T δ(t kt)

7 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 7/11 Dispositivi di interfaccia 2 D/A, convertitore Digitale/Analogico D/A x r (t) H Modello: δ(t kt) x r (t) G r (s) Caso dell organo di tenuta di ordine zero (Zero-Order Hold): G r (s) = 1 e st s ANELLO DI CONTROLLO DIGITALE Parte tempo continua: processo/impianto Parte tempo discreta: sistema di controllo Campionamento regolare di periodo T Trasformata Zeta

8 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 8/11 Tempo di elaborazione e sincronizzazione (a) y y(k+1) (b) y y(k+1) y(k) y(k) y(k 1) y(k 1) u u(k) u u(k+1) u(k 1) u(k) T e k 1 k k + 1 t T T e k 1 k k + 1 t T

9 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 9/11 Paragone tra approcci modellistica analisi progetto del controllore

10 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 10/11 Programma del corso strumenti matematici di analisi dei sistemi lineari a tempo discreto trasformata Zeta principi del campionamento e della ricostruzione di segnali funzione di trasferimento, risposta armonica, stabilità (con i relativi criteri) per sistemi a tempo discreto specifiche di progetto dei controllori digitali metodi indiretti di progetto progetto per discretizzazione di un controllore a tempo continuo metodi diretti progetto nel piano w progetto mediante il luogo delle radici progetto con metodi analitici: assegnazione poli/zeri, tempo di risposta finito, con risposta piatta (deadbeat) regolatori PID digitali problemi realizzativi dei sistemi di controllo digitale

11 Sistemi Digitali di Controllo A.A p. 11/11 Informazioni sul corso Secondo semestre Martedì 2 Marzo - Martedì 1 Giugno, 2010 Corsi di laurea (citati solo quelli dell ultimo ordinamento) Laurea in Ingegneria Informatica e Automatica (BIAR) Laurea Magistrale in Ingegneria dei Sistemi (MSIR) Crediti: 6 48 ore di lezione, 75 di studio individuale Orari Lunedì 14:00-15:30 e 15:40-17:20 (aula A3; DIS, Via Ariosto 25) Martedì 15:40-17:20 (aula A3; DIS, Via Ariosto 25) Ricevimento Mercoledì 10:30-12:00 c/o A-210, DIS, 2 piano a sinistra (o per appuntamento via ) deluca@dis.uniroma1.it URL docente: deluca URL corso: deluca/contrdig.html