UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA
“LA SAPIENZA”
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA
AUTOMAZIONE 1
IL RUOLO
DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
ALESSANDRO DE CARLI
ANNO ACCADEMICO 2006-2007
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
IL RUOLO DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
QUALE È L’APPROCCIO DA SEGUIRE PER SCEGLIERE UNA
MODALITÀ DI CONTROLLO ?
COME CARATTERIZZARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ?
COME COLLEGARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ALLE
PRESTAZIONI ?
COME COLLEGARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ALLA
STRUTTURA DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE?
IL RUOLO DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
2
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DISTURRBI
PREVEDIBILI
VARIABILE
DI COMANDO
DELL’ATTUATORE
DINAMICA
OSCILLATORIA
tempo
DISTURBI
CASUALI
ATTUATORE &
SISTEMA
DA CONTROLLARE
DINAMICA
MOLTO RAPIDA
VARIABILE
CONTROLLATA
DINAMICA
RAPIDA
tempo
COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
tempo
3
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DINAMICA
SMORZATA
DINAMICA
LENTA
tempo
tempo
DINAMICA
INVERSA
DINAMICA
MOLTO LENTA
tempo
RITARDO
FINITO
DT
tempo
tempo
COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
4
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO IN FORMA:
• QUANTITATIVA
• QUALITATIVA
CLASSIFICAZIONE DELLE VARIABILI:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CONTROLLATE
INTERNE
DI INTERVENTO
DI FORZAMENTO
DISTURBI PREVEDIBILI
DISTURBI CASUALI
DISTURBI EQUIVALENTI
DISTURBI STRUTTURALI
VARIAZIONI DEI PARAMETRI FISICI
VARIAZIONI DEI PARAMETRI OPERATIVI
VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO
5
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODELLAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
SUDDIVISIONE IN:
- DINAMICA DOMINANTE;
- DINAMICA SECONDARIA;
- DINAMICA INCERTA.
INDIVIDUAZIONE DEI PARAMETRI DINAMICI:
- GUADAGNO STATICO;
- MODI NATURALI;
- COSTANTI DI TEMPO;
- PULSAZIONE NATURALE E SMORZAMENTO;
- GUADAGNI DI MODO.
VERIFICA DELLE PROPRIETÀ STRUTTURALI
- CONTROLLABILITÀ
- OSSERVABILITÀ
CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO
6
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
FORMULAZIONE DEL MODELLO
• EQUAZIONI DIFFERENZIALI NEL DOMINIO DEL TEMPO
STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• VARIABILI DI STATO
STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• DOMINIO DELLA FREQUENZA
STRUTTURA COMPLESSA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• TRASFORMATE DI LAPLACE
FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI DI TIPO CONTINUO
• TRASFORMATE Z
FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI CAMPIONATE
CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO
7
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO
DISTURBI
VARIABILI
DI INTERVENTO
VARIABILI
DI USCITA
PARAMETRI
OPERATIVI
VARIABILI
INTERNE
SISTEMA
DA
CONTROLLARE
VARIABILI DI
CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO
VARIABILI
CONTROLLATE
8
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODELLO DINAMICO NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE
OPERATIVA (PUNTO DI LAVORO)
OTTENUTO DALLA LINEARIZZAZIONE NELL'INTORNO DI UN
PUNTO DI LAVORO
LIMITI DI VALIDITÀ
ESCURSIONE MASSIMA DELLE VARIABILI DI FORZAMENTO E DEI
DISTURBI COMPATIBILE CON L’AFFIDABILITÀ DEL MODELLO
limite di validità del modello lineare
punto di lavoro
Y0
y = f(u)
U0
limite di funzionamento
variabile
controllata
limite di funzionamento
variabile di
forzamanto
MODELLO DINAMICO NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA 9
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
VARIAZIONE E TRASFORMAZIONE
DI PARTE DELL’ENERGIA
IMMESSA O PRELEVATA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIAZIONE DELL’ENERGIA
IMMESSA O PRELEVATA
tempo
tempo
IMMISSIONE O PRELIEVO
DI TUTTA L’ENERGIA ACCUMULATA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
CONTROLLATA
TRASFORMAZIONE “A POTENZA COSTANTE” DI PARTE
DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA
OPPURE IMMISSIONE E PRELIEVO CON DINAMICHE
DIFFERENTI DI PARTE DELL’ENERGIA
tempo
CONDIZIONE
OPERATIVA
STATO
DI QUIETE
tempo
COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
10
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
DISTURBI
PREVEDIBILI CASUALI EQUIVALENTI STRUTTURALI
VARIABILI DI
INTERVENTO
VARIABILI
DI USCITA
ATTUATORI E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILI
DI CONTROLLO
VARIABILI
CONTROLLATE
SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
11
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
PREVEDIBILI
DP
CASUALI
DC
tempo
tempo
EQUIVALENTI
DE
tempo
YO
DU
tempo
u(t)
DS
tempo
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE DI CONTROLLO
UO
STRUTTURALI
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DY
tempo
y(t)
UO E YO INDIVIDUANO LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI, IN ASSENZA DI DISTURBI.
LA VARIABILE CONTROLLATA y(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO
DI ESCURSIONE YO ± . 5 DY QUANDO AGISCONO I DISTURBI.
IL FORZAMENTO u(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO DI ESCURSIONE UO ± . 5 DU .
CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI
12
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
tempo
y(t)
u(t)
dP(t)
PREVEDIBILI
UO
tempo
u(t)
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
YO
tempo
y(t)
IL SISTEMA DA CONTROLLARE È SOVRADIMENSIONATO QUANDO LA
VARIABILE CONTROLLATA y(t) RIMANE ENTRO UN CAMPO DI ESCURSIONE YO ± . 5 DYO IN CORRISPONDENZA DI UN DISTURBO PREVEDIBILE DI AMPIEZZA .5 DdP , MENTRE LA VARIABILE DI FORZAMENTO
RIMANE FISSA A U0.
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
13
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
tempo
UO
tempo
u(t)
y(t)
u(t)
dP(t)
CASUALI
EQUIVALENTI
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
YO
tempo
y(t)
IN PRESENZA DI DISTURBI CASUALI ED EQUIVALENTI, IL VALORE NOMINALE YO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VIENE RIPRISTINATO
AGENDO SULLA VARIABILE DI FORZAMENTO u(t)
IL TEMPO DI RIPRISTINO È CONDIZIONATO DALLE DIMENSIONI FISICHE
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE, DALLA MASSIMA ESCURSIONE DU
DELLA VARIABILE DI FORZAMENTO E DALLA MASSIMA SOLLECITAZIONE A CUI L’APPARATO PUÒ ESSERE SOTTOPOSTO
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
14
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
tempo
u(t)
y(t)
tempo
u(t)
UO+ .5 DU
dP(t)
CASUALI
EQUIVALENTI
tempo
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
y(t)
QUANDO IL SISTEMA DA CONTROLLARE È SOVRADIMENSIONATO, IL
CAMPO DI ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI FORZAMENTO u(t) VA
FISSATO IN MODO DA OTTENERE CHE LA VARIABILE CONTROLLATA
RITORNI AD AVERE IL VALORE NOMINALE QUANDO I DISTURBI
CASUALI ED EQUIVALENTI ASSUMO IL LORO MASSIMO VALORE
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
15
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
tempo
UO
tempo
u(t)
y(t)
u(t)
dP(t)
STRUTTURALI
tempo
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
y(t)
QUANDO IL SISTEMA DA CONTROLLARE È SOVRADIMENSIONATO,
UNA PERTURBAZIONE STRUTTURALE PROVOCA UNA VARIAZIONE
TRANSITORIA DELLA VARIABILE CONTROLLATA CHE IN MOLTI CASI
RITORNA AD AVERE IL VALORE NOMINALE SE IL DISTURBO STRUTTURALE RITORNA AD AVERE VALORE NULLO
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
16
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
SOVRA
DIMENSIONATO
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
DI COMANDO
DELL’ATTUATORE
MISURA DELLA
VARIABILE
CONTROLLATA
u2(t
u(t)
)
ATTUATORE
RITARDO
DI TEMPO FINITO
DISPOSITIVO
DI MISURA
y(t)
RITARDO
DI TEMPO FINITO
K e-Ts
1+ts
RITARDI FINITI NELLA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO 17
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DISTUBI
PREVEDIBILI E CASUALI
ATTUATORE &
SISTEMA
DA CONTROLLARE
VARIABILE
DI COMANDO
DELL’ATTUATORE
NELL’INTORNO
DELLA CONDIZIONE
OPERATIVA PREFISSATA
VARIABILE
CONTROLLATA
INSEGUIMENTO DI CONDIZIONI
DALLO STATO DI QUIETE
OPERATIVE VARIABILI
AD UNA CONDIZIONE OPERATIVA
PRESTAZIONI
tempo
CONDIZIONI OPERATIVE
tempo
tempo
18
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO
SISTEMA DA CONTROLLARE
DI TIPO CONTINUO
PRESTAZIONI
ATTENUAZIONE DEI DISTURBI
DINAMICA INGRESSO-USCITA
ROBUSTEZZA DI
COMPORTAMENTO
ESCURSIONE DEL
FORZAMENTO
CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO
19
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO
EMPIRICHE
SISTEMISTICHE
SENZA MODELLO
CON MODELLO
- SENZA PROVE PRELIMINARI
- CARATTERISTICA STATICA
- CON PROVE PRELIMINARI
- NELLA DINAMICA DOMINANTE
- NELLA DINAMICA DOMINANTE E
NELLA DINAMICA SECONDARIA
- NELLA DINAMICA NOMINALE
E NELLA DINAMICA INCERTA
- COMPORTAMENTALE
- CAUSALE
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
20
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO
- CONSOLIDATE
- A CATENA APERTA;
- REGOLATORI ON-OFF;
- PID STANDARD.
- EMERGENTI
- REGOLATORI EVOLUTI;
- CONTROLLO ADATTATIVO;
- CONTROLLO ROBUSTO;
- CONTROLLO PREDITTIVO.
- INNOVATIVE
- SISTEMI ESPERTI;
- CONTROLLORI FUZZY;
- CONTROLLORI NEURO-FUZZY;
- CONTROLLORI INTELLIGENTI.
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
21
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
SISTEMA DA CONTROLLARE
DEFINIZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE DOMINANTI
PER IL SISTEMA CONTROLLATO
• DEFINIZIONE DELLA FUNZIONALITÀ,
• DELLE PRESTAZIONI
• DELLE SPECIFICHE
INDIVIDUAZIONE DELLE VARIABILI DI COMANDO,
DELLE VARIABILI CONTROLLATE E DEI DISTURBI
SCELTA DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO
SCELTA DELL’ANDAMENTO DESIDERATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
PROGETTAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
PROGETTAZIONE DELL’ALGORITMO DI CONTROLLO
VERIFICHE
PROCEDURA DI PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO
22
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONDIZIONI
OPERATIVE
COMANDO
DI ATTIVAZIONE
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
DISTURBI
SRUTTURALI
ANDAMENTO
PREFISSATO
DELLA VARIABILE
CONTROLLATA
SISTEMA
DI CONTROLLO
MODALITÀ
DI
CONTROLLO
DISPOSITIVO
DI
MISURA
STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
SISTEMA
DA CONTROLLARE
23
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
VARIABILE
CORRENTE DI
DI ALIMENTAZIONE
CONTROLLO
DISTURBO
DI COPPIA
AZIONAMENTO
CON COMANDO
DI COPPIA
POSIZIONEVARIABILE
ANGOLARE
CONTROLLATA
DELLA TAVOLA
ROTANTE
ROTORE
DEL
MOTORE
GIUNTO
ELASTICO
TAVOLA
ROTANTE
-20
1
1
-10
modulo (dB)
1
0
.5
t (sec)
0
.5
0
0
-100
0
0
1
t (sec)
10
0
.5
100
t (sec)
w (rad/sec)
0
.5
t (sec)
1000
pulsazione 120 rad/sec
smorzamento .02
ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE
24
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
VARIABILE
CORRENTE DI
DI ALIMENTAZIONE
CONTROLLO
DISTURBO
DI COPPIA
AZIONAMENTO
CON COMANDO
DI COPPIA
MISURA DELLA
CORRENTE PER IL
CONTROLLO INDIRETTO
DELLA COPPIA
POSIZIONEVARIABILE
ANGOLARE
CONTROLLATA
DELLA TAVOLA
ROTANTE
ROTORE
DEL
MOTORE
GIUNTO
ELASTICO
MISURA DELLA
VELOCITÀ PER
IL CONTROLLO
DELL’AZIONAMENTO
VARIABILI INTERNE E VARIABILE CONTOLLATA
TAVOLA
ROTANTE
MISURA DELLA
POSIZIONE PER
IL CONTROLLO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
25
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
0
modulo [dB]
-10
-20
-30
-40
1
10
100
1000
10000
w [rad/sec]
1
.8
.6
.4
.2
0
0
.1
.2
.3
EFFETTO DELL’ELASTICITÀ DELL’ALBERO ELASTICO
.4
.5
.6
.7 t (sec)
26
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA
1
.8
SENZA GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7 t (sec)
1
.8
CON GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
A RAMPA LINEARE
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA
.7 t (sec)
27
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA
1
.8
SENZA GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7 t (sec)
1
.8
CON GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
FILTRO PASSA-BASSO
CON 2 POLI COINCIDENTI
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA
.7 t (sec)
28
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA
1
.8
SENZA GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7 t (sec)
1
.8
CON GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
FILTRO DI BESSEL
DEL SECONDO ORDINE
.6
.4
.2
00
.1
.2
.3
.4
.5
.6
ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA
.7 t (sec)
29
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO:
• A CATENA APERTA
• A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI
• A CATENA APERTA CON PREDITTORE
• A CATENA APERTA CON MODELLO NOMINALE INSERITO NEL
CONTROLLORE
• A CONTROREAZIONE PROPORZIONALE ISTANTANEA
• A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI
• A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
• A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA
• A REAZIONE POSITIVA
CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
30
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
COMANDO DI
AVVIAMENTO
O FERMATA
QUADRO
DI COMANDO
ANDAMENTO
DESIDERATO
DELLA
VARIABILE CONTROLLATA
DI UN APPARATO
O DI UN IMPIANTO
DISTURBI
PREVEDIBILI
ALIMENTAZIONE
IN POTENZA
ATTUATORE
VARIABILE
DI COMANDO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
VARIABILE
MISURATA
31
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
CON COMPENSAZIONE DIRETTA DEI DISTURBI
COMANDO DI
AVVIAMENTO
O FERMATA
QUADRO
DI COMANDO
ANDAMENTO
DESIDERATO
DELLA
VARIABILE CONTROLLATA
DI UN APPARATO
O DI UN IMPIANTO
DISTURBI
PREVEDIBILI
+
+
MISURA DEI DISTURBI
E CALCOLO DELLA
COMPENSAZIONE
DELL’EFFETTO SULLA
VARIABILE CONTROLLATA
ATTUATORE
VARIABILE
DI COMANDO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
MISURATA
CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI 32
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
CON PREDITTORE
COMANDO DI
AVVIAMENTO
O FERMATA
QUADRO
DI COMANDO
ANDAMENTO
DESIDERATO
DELLA
VARIABILE CONTROLLATA
DI UN APPARATO
O DI UN IMPIANTO
DISTURBI
PREVEDIBILI
+
+
CALCOLO DELLA DERIVATA
DELL’ANDAMENTO DELLA
VARIABILE CONTROLLATA
ATTUATORE
VARIABILE
DI COMANDO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
MISURATA
CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE
33
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO A CATENA APERTA
CON MODELLO NOMINALE INSERITO NEL CONTROLLORE
QUADRO
DI COMANDO
DIDELLA
UN APPARATO
OCONTROLLATA
DI UN IMPIANTO
ANDAMENTO
DESIDERATO
VARIABILE
CONTROLLORE
ALGORIMO DI
CONTROLLO
DISTURBI
VARIABILE DI
CONTROLLO
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE
CONTROLLATA
MISURA
DELLA VARIABILE
CONTROLLATA
MODELLO NOMINALE
DELL’ATTUATORE
E DEL SISTEMA DA
CONTROLLARE
CONTROLLO A CATENA APERTA CON MODELLO NEL CONTROLLORE
34
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
PROPORZIONALE
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI UN APPARATO
ODELLA
DI UNVARIABILE
IMPIANTO
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
CONTROLLATA
VALORE PREFISSATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
VALORE MISURATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
DISTURBI
CASUALI
DISTURBI
PREVEDIBILI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
E SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE ISTANTAEA
35
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON COMPESAZIONE DELL’EFFETTO DEI DISTURBI
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI
UN APPARATO
DELLA VARIABILE
O DI
UN IMPIANTO
CONTROLLATA
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO
DELLA COMPENSAZIONE DEL LORO
EFFETTO AGENDO SULLA VARIABILE
DI COMANDO DELL’ATTUATORE
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
+
+
ATTUATORE
E SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE
36
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON PREDITTORE
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI
UN APPARATO
DELLA VARIABILE
O DI
UN IMPIANTO
CONTROLLATA
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
CALCOLO DELLA DERIVATA
DELL’ANDAMENTO DESIDERATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
+
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
37
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO
• CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE
PREVEDIBILI DEL SISTEMA CONTROLLATO
• FINALITÀ DA RAGGIUNGERE CON L’AZIONE DI CONTROLLO E RELATIVE PRESTAZIONI DESIDERATE QUALITATIVE E
QUANTITATIVE DEL SISTEMA CONTROLLATO
• SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO E DELLA RELATIVA ARCHITETTURA DEL SISTEMA CHE RENDE OPERATIVA L’AZIONE DI CONTROLLO
• SCELTA DELLA LEGGE DI CONTROLLO E PROCEDURE
PER IL CALCOLO DEI RELATIVI PARAMETRI
• VERIFICHE DI VALIDITÀ DELLA LEGGE DI CONTROLLO IN
RELAZIONE AL VALORE DEI SUOI PARAMETRI E DEI PARAMETRI FISICI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
38
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DEL
SISTEMA DA CONTROLLARE
• FUNZIONAMENTO NELL’INTORNO DI UN PUNTO DI LAVORO
• ESCURSIONE DELLE VARIABILI DI FORZAMENTO
• LIMITATE AL CAMPO DI VALIDITÀ DEL MODELLO LINEARIZZATO
• ESTESE AL CAMPO DI VALIDITÀ DI UN MODELLO CON GUADAGNO NON LINEARE E COMPORTAMENTO DINAMICO COSTANTE
• ESTESE AL CAMPO DI VALIDITÀ DI UN MODELLO DINAMICO A
PARAMETRI VARIABILI ENTRO UN CAMPO DI ESCURSIONE LIMITATO
• ENTRO IL CAMPO DI VALIDITÀ DI UN MODELLO DINAMICO NON
LINEARE IN ALCUNE VARIABILI INTERNE ED ESTERNE
• FUNZIONAMENTO DALLE CONDIZIONI DI QUIETE ALLE CONDIZIONI
OPERATIVE PREFISSATE E VICEVERSA
• CON CIRCOLAZIONE BIDIREZIONALE AD EGUALE DINAMICA
DELL’ENERGIA NECESSARIA PER L’EVOLUZIONE
• CON CIRCOLAZIONE BIDIREZIONALE CON DIFFERENTE DINAMICA DELL’ENERGIA NECESSARIA PER L’EVOLUZIONE
• CON DISSIPAZIONE DI TUTTA L’ENERGIA DI RECUPERO
39
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE
PREVEDIBILI DEL SISTEMA CONTROLLATO
• FUNZIONAMENTO CONTINUATIVO NELLE CONDIZIONI OPERATIVE
NOMINALI IN PRESENZA DI DISTURBI PREVEDIBILI DOMINANTI E
DISTURBI CASUALI DI LIMITATA ENTITÀ
• FUNZIONAMENTO CONTINUATIVO CON VARIAZIONI PRESTABILITE
DELLE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI IN PRESENZA DI DISTURBI
PREVEDIBILI DOMINANTI E CASUALI DI LIMITATA ENTITÀ
• FUNZIONAMENTO CONTINUATIVO CON VARIAZIONI PRESTABILITE
DELLE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI IN PRESENZA DI DISTURBI
CASUALI DOMINANTI
• FUNZIONAMENTO INTERMITTENTE DALLO STATO DI QUIETE A CONDIZIONI OPERATIVE VARIABILI IN PRESENZA DI DISTURBI PREVEDIBILI DOMINANTI E CASUALI DI LIMITATA ENTITÀ
• FUNZIONAMENTO CICLICO DALLO STATO DI QUIETE A CONDIZIONI
OPERATIVE PREFISSARE IN PRESENZA DI DISTURBI PREVEDIBILI E
CASUALI DI LIMITATA ENTITÀ
40
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
DIMENSIONATO IN MODO CHE IL MASSIMO VALORE DEI DISTURBI PREVEDIBILI NON POSSA PROVOCARE UN’ALTERAZIONE NELL’ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA SUPERIORE AL LIMITE DI ESCURSIONE FISSATO NELLE PRESTAZIONI
• SISTEMA DA CONTROLLARE NON SOVRADIMENSIONATO
DIMENSIONATO IN MODO CHE DA OTTENERE L’EFFICIENZA DESIDERATA CON L’APPLICAZIONE DI MODALITÀ DI CONTROLLO ADEGUATE
I MARGINI DI EFFICIENZA POSSONO ESSERE MALE UTILIZZATI QUANDO VENGONO APPLICATE MODALITÀ DI CONTROLLO RICAVATE IN
FUNZIONE DI UN MODELLO LINEARE A PARAMETRI COSTANTI
I MARGINI DI EFFICIENZA POSSONO ESSERE MIGLIORATI QUANDO SONO APPLICATE MODALITÀ DI CONTROLLO RICAVATE IN FUNZIONE DI
UN MODELLO LINEARE A PARAMETRI VARIABILI IN MODO NOTO
I MARGINI DI EFFICIENZA POSSONO ESSERE ULTERIORMENTE MIGLIORATI QUANDO SONO APPLICATE MODALITÀ DI CONTROLLO RICAVATE
IN FUNZIONE DI MODELLO NONLINEARI E/O COMPORTAMENTALI
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
41
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
FINALITÀ DA RAGGIUNGERE CON L’AZIONE DI CONTROLLO E RELATIVE
PRESTAZIONI DESIDERATE QUALITATIVE E QUANTITATIVE DEL SISTEMA CONTROLLATO
• SISTEMA DA CONTROLLARE MOLTO SOVRADIMENSIONATO
CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI
• VARIABILI CONTROLLATE DI VALORE PRESTABILITO PER INTERVALLI DI
TEMPO DI DURATA MOLTO SUPERIORE AL TEMPO DI AVVIAMENTO E/O DI
FERMATA
• DISTURBI PREVEDIBILI E CASUALI
FINALITÀ DELL’AZIONE DI CONTROLLO
• ATTENUARE L’EFFETTO DEI DISTURBI
• RIPRISTINARE LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI DOPO L’APPLICAZIONE DI DISTURBI
MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• MODELLO STATICO
• MODELLO DINAMICO NON DEFINITO
• MODELLO DI TIPO QUALITATIVO NELLA DINAMICA DOMINANTE
MODALITÀ DI CONTROLLO
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE A RELÈ CON
SOGLIA E/O ISTERESI
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
42
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
FINALITÀ DA RAGGIUNGERE CON L’AZIONE DI CONTROLLO E RELATIVE
PRESTAZIONI DESIDERATE QUALITATIVE E QUANTITATIVE DEL SISTEMA CONTROLLATO
• SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI
• VARIABILI CONTROLLATE DI VALORE PRESTABILITO PER INTERVALLI DI
TEMPO DI DURATA MOLTO SUPERIORE AL TEMPO DI AVVIAMENTO E/O DI
FERMATA
• DISTURBI PREVEDIBILI DI ENTITÀ MASSIMA NOTA
FINALITÀ DELL’AZIONE DI CONTROLLO
• ATTENUARE L’EFFETTO DEI DISTURBI CASUALI
• RIPRISTINARE LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI DOPO L’APPLICAZIONE DI DISTURBI PREVEDIBILI DI VALORE COSTANTE
MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• MODELLO STATICO
• MODELLO DINAMICO QUALITATIVO
• MODELLO NELLA SOLA DINAMICA DOMINANTE
MODALITÀ DI CONTROLLO
• CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DIRETTA DEI
DISTURBI
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE PROPORZIONALE
E INTEGRALE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
43
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI
• VARIAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE SECONDO ANDAMENTI
PRESTABILITI
• DISTURBI PREVEDIBILI E DISTURBI CASUALI DI ENTITÀ POCO SIGNIFICATIVA
FINALITÀ DELL’AZIONE DI CONTROLLO
• ASSICURARE LA FEDELTÀ DI RISPOSTA PREVISTA NELLE PRESTAZIONI
• ATTENUARE L’ENTITÀ DELL’EFFETTO DEI DISTURBI SE PREVISTO DALLE
SPECIFICHE
MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• MODELLO DINAMICO QUALITATIVO
• MODELLO ALMENO NELLA DINAMICA DOMINANTE
MODALITÀ DI CONTROLLO
• CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE PROPORZIONALE
E INTEGRALE ED EVENTUALMENTE DERIVATIVO
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
44
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• SISTEMA DA CONTROLLARE NON SOVRADIMENSIONATO
CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI
• VARIAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE SECONDO ANDAMENTI
PRESTABILITI
• DISTURBI CASUALI NON RILEVANTI E DISTURBI PREVEDIBILI DI ENTITÀ
NOTA
FINALITÀ DELL’AZIONE DI CONTROLLO
• OTTENERE LA FEDELTÀ DI RISPOSTA FISSATA NELLE SPECIFICHE
• ATTENUARE L’EFFETTO DEI DISTURBI PREVEDIBILI
• ATTENUARE L’EFFETTO DEI DISTURBI CASUALI
MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• MODELLO NELLA DINAMICA DOMINANTE E PREFERIBILMENTE NELLA
DINAMICA SECONDARIA PIÙ SIGNIFICATIVA
MODALITÀ DI CONTROLLO
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE PROPORZIONALE
E INTEGRALE
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE PROPORZIONALEINTEGRALE E AZIONE DERIVATIVA IN CONTROREAZIONE
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE DIRETTA
DELL’EFFETTO DEI DISTURBI MISURABILI
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
45
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO CON CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA REALIZZATA COME COMBINAZIONE LINEARE A COEFFICIENTI COSTANTI DEL VALORE MISURATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA E :
• DELLA MISURA DELLA SUA DERIVATA PRIMA
• DEL VALORE STIMATO DELLE SUE DERIVATE PRIMA E SECONDA
• DELLE VARIABILI DI STATO MISURATE OPPURE OTTENUTE DA UN
OPPORTUNO ESTIMATORE IN LINEA
I COEFFICIENTI DELLA COMBINAZIONE LINEARE SONO
CALCOLATI APPLICANDO LE PROCEDURE
• DI ASSEGNAZIONE DEI POLI DELLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO A
CICLO CHIUSO
• DI CONTROLLO ROBUSTO RISPETTO A VARIAZIONI LIMITATE DEI PARAMETRI FISICI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DELLA EVENTUALE DINAMICA INCERTA E/O NON MODELLABILE
• DI CONTROLLO OTTIMO DI TIPO QUADRATICO
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
46
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
FUNZIONALE DINAMICA
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI
UN APPARATO
DELLA VARIABILE
O DI
UN IMPIANTO
CONTROLLATA
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELL’ALGORITMO
DI CONTROLLO
+
+
+
STIMA
DELLA DERIVATA PRIMA E
DELLA DERIVATA SECONDA
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA
47
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON CONTROREAZIONE IN CASCATA
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI UN APPARATO
ODELLA
DI UNVARIABILE
IMPIANTO
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
CONTROLLATA
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELL’ALGORITMO
DI CONTROLLO
+
-
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
MISURA O STIMA
DELLA DERIVATA PRIMA
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA
48
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON REAZIONE DALLO STATO
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI UN APPARATO
ODELLA
DI UNVARIABILE
IMPIANTO
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
CONTROLLATA
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELL’ALGORITMO
DI CONTROLLO
ATTUATORE
+
-
SISTEMA DA
CONTROLLARE
MISURA DELLE VARIABILI
INTERNE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA
49
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON REAZIONE DALLO STATO
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI UN APPARATO
ODELLA
DI UNVARIABILE
IMPIANTO
CONTROLLATA
+
LEGGE
DI CONTROLLO
DISPOSITIVO
DI
PER LA CONTROREAZIONE
ELABORAZIONE
ESTERNA
LEGGE DI CONTROLLO
DELL’ALGORITMO
RELATIVA ALLE VARIABILI
DI CONTROLLO
INTERNE
DISTURBI
PREVEDIBILI
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
STIMA O MISURA DELLE
VARIABILI DI STATO
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA
50
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO LOCALE A REAZIONE POSITIVA
ANDAMENTO PREFISSATO
QUADRO
DI COMANDO
DEL VALORE ISTANTANEO
DI UN APPARATO
ODELLA
DI UNVARIABILE
IMPIANTO
COMANDO DI AVVIAMENTO
O FERMATA
DISTURBI
CASUALI
CONTROLLATA
VALORE PREFISSATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
VALORE MISURATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
+
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
DISTURBI
PREVEDIBILI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
E SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO LOCALE A REAZIONE POSITIVA
51
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
y*(t)
CONTROLLORE
G(s)
DINAMICO
u(t)
ATTUATORE
COLLEGAMENTO PUNTO-PUNTO
DI TIPO ANALOGICO
y*(t)
CONTROLLORE
DIPOSITIVO
DI MISURA
u(t)
A/DDIGITALE
G(z) D/A
COLLEGAMENTO PUNTO-PUNTO
DI TIPO ANALOGICO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
y(t)
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
y(t)
DIPOSITIVO
DI MISURA
52
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
QUATIZZAZIONE
DISTURBO DI TIPO CASUALE
RITARDO DI TRASMISSIONE
RITARDO DI TEMPO
DI DURATA VARIABILE
CONGESTIONE DEL CANALE
DI COMUNICAZIONE
CONTROLLORE
CONTROLLORE
DINAMICO
DIGITALE
RETE DI
COMUNICAZIONE
CONTROLLORE DI TIPO ADATTATIVO IDONEO AD EFFETTUARE LA VARIAZIONE IN
LINEA DEI PARAMETRI DEL
REGOLATORE
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DIPOSITIVO
DI MISURA
53
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
• SISTEMA DA CONTROLLARE NONLINEARE INSTABILE
CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI
• VARIAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE SECONDO ANDAMENTI
PRESTABILITI
• DISTURBI DI ENTITÀ RILEVANTE
FINALITÀ DELL’AZIONE DI CONTROLLO
• OTTENERE LA FEDELTÀ DI RISPOSTA PREVISTA NELLE SPECIFICHE
• ATTENUARE L’EFFETTO DEI DISTURBI E DELLE VARIAZIONI DELLE CONDIZIONI OPERATIVE
MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• MODELLO NELLA DINAMICA DOMINANTE CON NONLINEARITÀ MOLTO
MARCATE E CON LINEARIZZAZIONE LOCALE NON SIGNIFICATIVA
MODALITÀ DI CONTROLLO
• STABILIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE MEDIANTE CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA REALIZZATA COME COMBINAZIONE
LINEARE A COEFFICIENTI COSTANTI O VARIABILI DEL VALORE MISURATO
DI ALCUNE VARIABILI INTERNE
• CONTROLLO A CONTROREAZIONE PROPORZIONALE DI ALCUNE VARIABILI SIGNIFICATIVE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO
54
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO
EMPIRICHE
SENZA MODELLO
- CONTROLLORI LOCALI
REGOLATORI A RELÈ
REGOLATORI STANDARD
REGOLATORI CON AUTOTUNIG
- COORDINAMENTO DELLE
AZIONI DI CONTROLLO
PLC CON PROGRAMMA RIGIDO
SISTEMISTICHE
CON MODELLO
- CONTROLLORI LOCALI
REGOLATORI CON TUNING OTTIMIZZATO
REGOLATORI A GUADAGNO PROGRAMMATO
REGOLATORI FUZZY
- COORDINAMENTO DELLE AZIONI
DI CONTROLLO
PLC CON PROGRAMMA FLESSIBILE
- SUPERVISIONE
CONTROLLO MANUALE DA OPERATORE DI IMPIANTO
- SUPERVISIONE
CONTROLLO MANUALE ASSISTITO
DA SISTEMA ESPERTO E
CONTROLLORI INTELLIGENTI
SUDDIVISIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
55
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
PROBLEMI
EMERGENTI
FUNZIONALITÀ
DEL SISTEMA DA
CONTROLLARE
PRESTAZIONI
DEL SISTEMA
CONTROLLATO
STRUTTURA
DEL SISTEMA
DI CONTROLLO
PROGETTAZIONE
DEL SISTEMA
DI CONTROLLO
REALIZZAZIONE
DEL SISTEMA
CONTROLLATO
SOTTOPROBLEMI PIÙ SIGNIFICATIVI
MODALITÀ
VARIABILI
VARIABILI
DI FUNZIONAMENTO
DI COMANDO
MISURABILI
STATICHE
DINAMICHE
ROBUSTE
A CONTROREAZIONE
A CATENA APERTA
SEMPLICE
DISTURBI
CON PREDITTORE
COMPENSAZIONE CON MODELLO
DEI DISTURBI
INCLUSO
FUNZIONALE
ISTANTANEA
COMPENSAZIONE
CON
DEI DISTURBI
PREDITTORE
BASATA
BASATA
BASATA
BASATA
SULLA
INTUIZIONE
SULLA
ESPERIENZA
SU MODELLI
E ALGORITMI
SU
REGOLE
STRUMENTAZIONE
CONVENZIONALE
E DI CAMPO
STRUMENTAZIONE
STRUMENTAZIONE
SMART
INTELLIGENTE
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
56
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO
DI UN SISTEMA DA CONTROLLARE COMPLESSO
MANUALE
OPERATORE
ESPERTO
ESPERIENZA
PROGRAMMA
DI CONDUZIONE
SISTEMA ESPERTO
AUTOMATICO
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
ALGORITMO
- LOGICO
- RIGIDO
- FLESSIBILE
MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO
57
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI INTERVENTO
CONTROLLO A CATENA APERTA DA OPERATORE
DISTURBI
VARIABILI DI
INTERVENTO
ATTUATORI E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILI
CONTROLLATE
A LIVELLO DI:
• CAMPO
VARIABILI DI CONTROLLO
• COORDINAMENTO
VARIABILI DI COMANDO
• CONDUZIONE
VARIABILI DI CONDUZIONE
• GESTIONE
VARIABILI DI GESTIONE
MODALITÀ DI INTERVENTO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO
58
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI INTERVENTO
CONTROLLO DA SISTEMA ESPERTO
DALL’ESPERIENZA NELLA CONDUZIONE
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
VALORE DA ASSEGNARE ALLE
VARIABILI DI INTERVENTO
DISTURBI
VARIABILI DI
INTERVENTO
ATTUATORI E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILI
CONTROLLATE
MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO
59
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
MODALITÀ DI INTERVENTO
CONTROLLO CON DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE
DALLA CONOSCENZA:
• DELLA STRUTTURA
• DELLE MODALITÀ DI
FUNZIONAMENTO
• DELLE CONDIZIONI OPERATIVE PREGRESSE
CONDIZIONI
OPERATIVE
DESIDERATE
DISTURBI
VARIABILI DI
INTERVENTO
MODELLO DI
COMPORTAMENTO
ATTUATORI E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILI
CONTROLLATE
ANDAMENTO
OTTIMIZZATO
DELLE VARIABILI
DI INTERVENTO
DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO
60
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
OBIETTIVI NELLA REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA DI CONTROLLO FINALIZZATO ALL’AUTOMAZIONE
• EFFICIENZA DEL SISTEMA CONTROLLATO
• SICUREZZA DI FUNZIONAMENTO
• QUALITÀ DEL PRODOTTO
• IMPATTO AMBIENTALE
LEGGI FONDAMENTALI
• CONOSCENZA DEL FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PRIMA CHE VENGA AFFRONTATA LA PROGETTAZIONE DEL
SISTEMA DI CONTROLLO FINALIZZATO ALL’AUTOMAZIONE
• APPLICAZIONE DI MODALITÀ DI CONTROLLO CHE POSSANO ESSERE RESE OPERATIVE IN MANIERA SEMPLICE
IN GENERE, PIÙ ELEVATA È LA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI E PIÙ IMPEGNATIVA È LA PROGETTAZIONE DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO
CARATTERIZZAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
DEL MODELLO DINAMICO
61
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
PROBLEMI EMERGENTI
MODALITÀ DI CONTROLLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• OTTIMIZZAZIONE NELLA PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• OTTIMIZZAZIONE NELLA CONDUZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• VERIFICA DELLA SICUREZZA
• MANUTENZIONE PREVENTIVA
• DIAGNOSI DEI GUASTI
RISOLTI APPLICANDO
•
•
•
•
MODELLAZIONE E SIMULAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
ACQUISIZIONE E ARCHIVIAZIONE INTELLIGENTE DEI DATI
CONDUZIONE INTELLIGENTE DEGLI APPARATI
STRUMENTAZIONE INTELLIGENTE PER LA:
• CONDUZIONE
• MANUTENZIONE
• DIAGNOSTICA
CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO
62
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
CONTROLLO DI UN APPARATO
PROBLEMI EMERGENTI
OTTIMIZZAZIONE NELLA SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE
AFFIDABILITÀ DI COMPORTAMENTO
ATTENUAZIONE DELL’EFFETTO DI:
FENOMENI PREVEDIBILI
FENOMENI CASUALI
PRECISIONE NEL RAGGIUNGIMENTO DELLE CONDIZIONI
OPERATIVE PREFISSATE DURANTE:
IL FUNZIONAMENTO A REGIME PERMANENTE
L’INSEGUIMENTO DI MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO
VARIABILE.
RISOLTI APPLICANDO
•STRETEGIE DI CONTROLLO SUI CONTROLLORI LOCALI
CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO
63
INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO
SCENARIO
SISTEMA
DA CONTROLLARE
SOVRA
DIMENSIONATO
NON SOVRA
DIMENSIONATO
RITARDO FINITO
PREVALENTE
MODALITÀ
DI CONTROLLO
CONDIZIONI
OPERATIVE
DOMINANTI
A CATENA APERTA
CON COMPENSAZIONE
DIRETTA DEI DISTURBI
CON COMPENSAZIONE
PREDITTORE
CON MODELLO NOMINALE
INSERITO NEL CONTROLLORE
INSEGUIMENTO
DI CONDIZIONI
OPERATIVE
VARIABILI
A CONTROREAZIONE
MANTENIMENTO
DELLA CONDIZIONE
OPERATIVA
PREFISSATA
PRESTAZIONI
DOMINANTI
DEL SISTEMA
CONTROLLATO
ATTENUAZIONE
DELL’EFFETTO
DEI DISTURBI
A CATENA APERTA
DALLO STATO DI QUIETE
CON COMPENSAZIONE
AD UNA
INDIRETTA BASATA
CONDIZIONE OPERATIVA O
SUL MODELLO INSERITO NEL
VICEVERSA
CONTROLLORE
STABILITÀ
FEDELTÀ
STATICA
DI RISPOSTA
RAPIDITÀ
DI RISPOSTA
FEDELTÀ
DINAMICA
DI RISPOSTA
ROBUSTEZZA
DI
COMPORTAMENTO
MODALITÀ DI CONTROLLO – CONDIZIONI OPERATIVE - PRESTAZIONI 64