Dipartimento di
Informatica e Sistemistica
Strumentazione
Dott. Ing. VINCENZO SURACI
ANNO ACCADEMICO 2012-2013
Corso di AUTOMAZIONE 1
(Lezione del Prof. ALESSANDRO DE CARLI)
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO:
1.
2.
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI
CONTROLLO
INFLUENZA DEI DISTURBI E DEGLI INGRESSI
2
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
STRUTTURA
DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
SISTEMA
DA
CONTROLLARE
STRUMENTAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
3
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CLASSIFICAZIONE
DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
IN FUNZIONE DELLE VARIABILI
4
MODALITÀ DI CONTROLLO
APPARECCHIATURA
CON EGUALE NUMERO
DI VARIABILI DI
FORZAMENTO
E DI VARIABILI
CONTROLLATE
VARIABILI CONTROLLATE
VARIABILI DI FORZAMENTO
POSSIBILI SCENARI A LIVELLO DI CAMPO
OGNI VARIABILE DI FORZAMENTO MODIFICA
UNA SOLA VARIABILE CONTROLLATA
STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVRADIMENSIONATO
5
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO SISO
SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT
u1
G1(s)
y1
u2
G2(s)
y2
u…
G…(s)
y…
un
Gn(s)
yn
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON REGOLATORE STANDARD
EFFETTO DEL SOVRADIMENSIONAMENTO I FINI DEL CONTROLLO
6
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO SISO
SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT
G11(s)
y1
++
u1
G12(s)
G21 (s)
u2
G22(s)
++
y2
INTERAZIONI DINAMICHE DI LIMITATA ENTITÀ FRA VARIABILI DI
FORZAMENTO E VARIABILI CONTROLLATE
STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVR. COMPLESSO CON INTERAZIONI
7
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO SISO
SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT
DISTURBI STRUTTURALI
d1
G12(s)
+
G22(s)
y1
+
u2
+
G11(s)
G21(s)
+
u1
d2
y2
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON REGOLATORE EVOLUTO
MODELLAZIONE DELLE INTERAZIONI COME DISTURBI IN SISTEMI SOVR.
8
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO MISO
MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT
u1
G1(s)
+
+
y1
u2
G2(s)
u…
G…(s)
y…
un
Gn(s)
yn
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
CONTROLLO LOCALE CON TECNICHE FUZZY
CONTROLLO MULTIPLE INPUT - SINGLE OUTPUT
9
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO MIMO
OGNI VARIABILE DI
FORZAMENTO INFLUENZA
IN MANIERA
SIGNIFICATIVA PIÙ DI UNA
VARIABILE CONTROLLATA
STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO MULTIVARIABILE, NON SOVR.
VARIABILI CONTROLLATE
VARIABILI DI FORZAMENTO
MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT
10
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO MIMO
DMCQ: QUADRATIC DYNAMIC MATRIX CONTROL
IMC: INVERSE MODEL BASED CONTROL
GPC: GENERAL PREDICTIVE CONTROL
LQC: LINEAR QUADRATIC CONTROL
VARIABILI CONTROLLATE
VARIABILI DI FORZAMENTO
MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT
QDMC - IMC - GPC APPLICATI A LIVELLO DI SUPERVISIONE
LQC APPLICATO A LIVELLO DI CAMPO
MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN SISTEMA MULTIVARIABILE
11
MODALITÀ DI CONTROLLO
OTTIMIZZAZIONE
DELLA
CONDUZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO AL LIVELLO DI GESTIONE
VARIABILI DI FORZAMENTO
VARIABILI DI GESTIONE
POSSIBILE SCENARIO A LIVELLO DI GESTIONE
12
MODALITÀ DI CONTROLLO
DIFFUSIONE
COSTO
DI INGEGNERIZZAZIONE
OTTIMIZZAZIONE
MIMO
OTTIMIZZAZIONE
MISO
SISO
INDICAZIONI SULLA CONNESSIONE DIFFUSIONE-COSTO
MISO
MIMO
SISO
13
MODALITÀ DI CONTROLLO
NUMERO
COSTO
DELLE CATENE DI CONTROLLO DI UNA CATENA DI CONTROLLO
MULTIPLA
REGOLATORE
DEDICATO
REGOLATORE
DEDICATO
SINGOLA
REGOLATORE
PID
INDICAZIONI SUL COSTO
REGOLATORE
PID
14
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CLASSIFICAZIONE
DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
IN FUNZIONE DEL MODELLO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
15
MODALITÀ DI CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO
EURISTICHE
legge di controllo progettata in base alla
intuizione e alla esperienza
ELEMENTARI
legge di controllo progettata in base alla
conoscenza del modello nella dinamica
dominante
EVOLUTE
ROBUSTE
FLESSIBILI
legge di controllo progettata in base alla
conoscenza del modello nella dinamica
dominante e nella dinamica secondaria
legge di controllo progettata in base alla
conoscenza del modello nominale e del
modello nella dinamica incerta
legge di controllo progettata in base alla
conoscenza del modello nominale e del modello
nelle condizioni operative prevedibili
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
16
MODALITÀ DI CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO
SISTEMA DA CONTROLLARE
SOVRA
DIMENSIONATO
DIMENSIONATO CORRETTAMENTE
EURISTICHE
ELEMENTARI
EVOLUTE
ROBUSTE
FLESSIBILI
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
17
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONDIZIONI
NOMINALI
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DINAMICA
INCERTA
VARIABILE DI
DINAMICA
SECONDARIA
FORZAMENTO
DINAMICA
DOMINANTE
CONDIZIONI
ANOMALE
PREVEDIBILI
DISTURBI
VARIABILE
CONTROLLATA
STATICO
APPROSSIMAZIONI NELLA MODELLAZIONE
18
MODALITÀ DI CONTROLLO
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DISTURBI
PREVEDIBILI
VARIABILE
DI COMANDO
DELL’ATTUATORE
DINAMICA
OSCILLATORIA
tempo
DISTURBI
CASUALI
ATTUATORE &
SISTEMA
DA CONTROLLARE
DINAMICA
MOLTO RAPIDA
tempo
VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
VARIABILE
CONTROLLATA
DINAMICA
RAPIDA
tempo
19
MODALITÀ DI CONTROLLO
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DINAMICA
SMORZATA
DINAMICA
LENTA
tempo
tempo
DINAMICA
INVERSA
DINAMICA
MOLTO LENTA
tempo
RITARDO
FINITO
DT
tempo
PRESENZA DI UNO ZERO
A PARTE REALE POSITIVA
tempo
VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
20
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
- STABILITÀ
- RAGGIUNGIBILITÀ
- OSSERVABILITÀ
- OSSERVABILITÀ
CARATTERIZZAZIONE
DEL MODELLO DINAMICO
21
MODALITÀ DI CONTROLLO
FORMULAZIONE DEL MODELLO
• DOMINIO t - EQUAZIONI DIFFERENZIALI
STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA SISO
• DOMINIO t - VARIABILI DI STATO
STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA MISO/MIMO
• DOMINIO w
STRUTTURA COMPLESSA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
• DOMINIO s
FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI DI TIPO CONTINUO
• DOMINIO z
FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI CAMPIONATE
CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO
22
INTRODUZIONE
MODALITÀ
DI CONTROLLO
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
LIMITI DI VALIDITÀ NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA
23
MODALITÀ DI CONTROLLO
POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
ACCUMULO E TRASFORMAZIONE
DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
CONTROLLATA
ACCUMULO DELL’ENERGIA
IMMESSA O PRELEVATA
tempo
tempo
VARIABILE
CONTROLLATA
ACCUMULO DELL’ENERGIA
IMMESSA O PRELEVATA
CON DINAMICA INVERSA
tempo
COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
24
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
INFLUENZA DEI DISTURBI
NELLA SCELTA
DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
25
MODALITÀ DI CONTROLLO
DISTURBI
PREVEDIBILI CASUALI EQUIVALENTI STRUTTURALI
VARIABILI DI
INTERVENTO
VARIABILI
DI USCITA
ATTUATORI E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILI
DI CONTROLLO
SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
VARIABILI
CONTROLLATE
26
MODALITÀ DI CONTROLLO
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. I Dx RAPPRESENTANO I CAMPI DI ESCURSIONE.
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
27
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
28
MODALITÀ DI CONTROLLO
tempo
UO
tempo
u(t)
ATTUATORE E
SISTEMA DA
CONTROLLARE
y(t)
u(t)
dP(t)
CASUALI
EQUIVALENTI
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
29
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
NON VADA OLTRE SPECIFICA QUANDO I DISTURBI CASUALI ED
EQUIVALENTI ASSUMO IL LORO MASSIMO VALORE
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
30
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
31
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
32
MODALITÀ DI CONTROLLO
CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
DISTURBI
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
REGIME
PERMANENTE
tempo
CONDIZIONI OPERATIVE
REGIME TRANS.
& PERMANENTE
tempo
REGIME
TRANSITORIO
tempo
33
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
INFLUENZA DEGLI INGRESSI
SULLA
MODALITÀ DI CONTROLLO
34
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
35
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
0
0
.5
t (sec)
0
.5
t (sec)
1
0
0
-100
10
Dinamica dominante
dell’attuatore
Comportamento
Istantaneo, lineare
ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE
0
.5
100
t (sec)
w (rad/sec)
0
.5
t (sec)
1000
pulsazione 120 rad/sec
smorzamento .02
36
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
37
MODALITÀ DI CONTROLLO
0
modulo [dB]
-10
-20
-30
-40
1
10
100
1000
10000
w [rad/sec]
1
.8
.6
.4
.2
0
0
.1
EFFETTO DELL’ELASTICITÀ DELL’ALBERO ELASTICO
.2
.3
.4
.5
.6
.7 t (sec)
38
MODALITÀ DI CONTROLLO
RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA
1
.8
SENZA GENERATORE
DEL RIFERIMENTO
(SWITCH ON/OFF)
.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)
39
MODALITÀ DI CONTROLLO
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)
40
MODALITÀ DI CONTROLLO
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)
41
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CLASSIFICAZIONE
DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
IN FUNZIONE DELLA STRUTTURA
DEL SISTEMA CONTROLLATO
42
MODALITÀ DI CONTROLLO
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
43
MODALITÀ DI CONTROLLO
STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
VARIABILI DI
COMANDO
FINALITÀ
DESIDERATE
VALUTAZIONE
DEL RISULTATO
MODALITÀ DI
INTERVENTO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
SCELTO DAL
COMMITTENTE
SCELTO DAL PROGETTISTA
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
ASSEGNATO
44
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA APERTA
TRAMITE OPERATORE
SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
FINALITÀ
DESIDERATE
MODALITÀ DI INTERVENTO
APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO SOLO QUANDO È RICHIESTO E
SENZA EFFETTUARE NESSUNA VERIFICA DI VALIDITÀ
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
45
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA APERTA
SENZA ALCUNA VERIFICA
TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
FINALITÀ
DESIDERATE
MODALITÀ DI INTERVENTO
APPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI
PRESTABILITI
TRAMITE UN DISPOSITIVO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO SENZA L’INTERVENTO
DELL’OPERATORE E SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
46
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORE
CON VERIFICA DI VALIDITÀ
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
FINALITÀ
DESIDERATE
MODALITÀ DI INTERVENTO
APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRESTAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA
OPERATORE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
47
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA APERTA
SENZA ALCUNA VERIFICA
TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
FINALITÀ
DESIDERATE
MODALITÀ DI INTERVENTO
APPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI
PRESTABILITI
TRAMITE UN DISPOSITIVO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRESTAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA
OPERATORE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
48
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA CHIUSA
TRAMITE DISPOSITIVI ON/OFF
CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO ON/OFF
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
VARIABILI DI
RIFERIMENTO
FINALITÀ
DESIDERATE
ESEMPI
CANCELLI
ASCENSORI
VALUTAZIONE
DEL RISULTATO
ON/OFF
MODALITÀ DI
INTERVENTO
ON/OFF
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
TRAMITE SENSORE
ON/OFF
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON
VERIFICA DI TIPO ON/OFF DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ
DESIDERATE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
49
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA CHIUSA
TRAMITE ATTUATORE ON/OFF
CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
VARIABILI DI
RIFERIMENTO
FINALITÀ
DESIDERATE
ESEMPI
CALDAIA
SCALDINO
CONFRONTO FRA LE
FINALITÀ DESIDERATE
+-
E QUELLE OTTENUTE
MODALITÀ DI
INTERVENTO
ON/OFF
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
TRAMITE TRASDUTTOTRI
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON
VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E
DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
50
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA CHIUSA
TRAMITE ATTUARE ON/OFF
CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO
ED ATTIVAZIONE DELLA PULSE WIDTH MODULATION
DISTURBI
VARIABILI DI
RIFERIMENTO
FINALITÀ
DESIDERATE
CONFRONTO FRA LE
FINALITÀ DESIDERATE
E QUELLE OTTENUTE
ESEMPI
UPS
INVERTER
+-
VARIABILI DI
FORZAMENTO
PULSE WIDTH
MODULAZION
PWM
MODALITÀ DI
INTERVENTO
ON/OFF
VARIABILI
CONTROLLATE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
TRAMITE TRASDUTTOTRI
PRESTAZIONI: ATTUATORE DI TIPO ON/OFF CON ELABORAZIONE DI TIPO P W M CON
VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E
DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
51
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA CHIUSA
TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO
CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO
DISTURBI
VARIABILI DI
VARIABILI
FORZAMENTO
CONTROLLATE
VARIABILI DI
RIFERIMENTO
FINALITÀ
DESIDERATE
ESEMPI
REGOLATORI PID
O DEDICATI
CONFRONTO FRA LE
FINALITÀ DESIDERATE
+-
E QUELLE OTTENUTE
MODALITÀ DI
INTERVENTO
DI TIPO
CONTINUO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VERIFICA
DEL RAGGIUNGIMENTO
DELLE FINALITÀ E DELLE
PRESTAZIONI DESIDERATE
TRAMITE TRASDUTTOTRI
PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO CONTINUO CON
VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE PRESTAZIONI
DESIDERATE
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
52
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO A CATENA CHIUSA
TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO
CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO
DISTURBI
VARIABILI DI
FORZAMENTO
VARIABILI DI
RIFERIMENTO
FINALITÀ
DESIDERATE
+-
VARIABILI
CONTROLLATE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
• azione di controllo di tipo statico
• azione di controllo di tipo dinamico in grado
di ottenere tramite la modalità di controllo
scostamento:
• nullo fra l’andamento di tipo costante
delle variabili di riferimento e quello delle
variabili controllate;
• minimo fra l’andamento delle variabili di
riferimento e quello delle variabili
controllate.
PRESTAZIONI: INSEGUIRE L’ANDAMENTO DELLA VARIABILE DI RIFERIMENTO CON MINIMO
SCOSTAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA
MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE
53
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
A CATENA APERTA
54
MODALITÀ DI CONTROLLO
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 CONTROLLO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
MISURATA
55
MODALITÀ DI CONTROLLO
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 CONTROLLO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE
MISURATA
56
CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA
CON STIMA DELLA DERIVATA
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 CONTROLLO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
VARIABILE DI
FORZAMENTO
RUMORE
DI MISURA
DISTURBI
CASUALI
DISPOSITIVO
DI MISURA
VARIABILE
CONTROLLATA
CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE
VARIABILE
MISURATA
57
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
A CONTROREAZIONE
58
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
SCHEMA DI BASE
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 CONTROREAZIONE ISTANTAEA
59
MODALITÀ DI CONTROLLO
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 CONTROLLO DELL’ATTUATORE
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
+
+
ATTUATORE
E SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE
60
MODALITÀ DI CONTROLLO
CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE
CON STIMA DELLA DERIVATA
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
CALCOLO DELLA DERIVATA
DELL’ANDAMENTO DESIDERATO
DELLA VARIABILE CONTROLLATA
+
+
DISPOSITIVO DI
ELABORAZIONE
DELLA LEGGE
DI CONTROLLO
DISTURBI
CASUALI
VARIABILE
CONTROLLATA
ATTUATORE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DISPOSITIVO
DI MISURA
CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE
61
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
NEI SISTEMI DI AUTOMAZIONE
62
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ELABORAZIONE
DEI DATI E
DELLE INFORMAZIONI
ESERCIZIO
SISTEMA DI PRODUZIONE
IMPIANTI
APPARATI
DISPOSITIVI
ELEMENTI SINGOLI
ELABORAZIONE DEI DATI E DELLE INFORMAZIONI
63
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MANUALE
AUTOMATICO
CONTROLLO
ESERCIZIO
PIANIFICAZIONE
GESTIONE
SUPERVISIONE
CONDUZIONE
COORDINAMENTO
BASE DI DATI
BASE DI DATI
STRUMENTAZIONE
BASE
DI DATI
ELEMENTI SINGOLI
LE AZIONI DI CONTROLLO IN UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
64
PROBLEMATICHE
EVENTI ESTERNI
GESTIONE
DEL
SISTEMA
VARIABILI
GESTIONE
DI GESTIONE
CONDUZIONE
COORDINAMENTO
VARIABILI DI
CONDUZIONE
DEGLI IMPIANTI
VARIABILI DI
COMANDO
SISTEMA
CONTROLLATO
CAMPO
COMPLESO
VARIABILI DI
CONTROLLO
CALCOLATORE DI
PROCESSO
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
VARIABILI CONTROLLATE
IL RUOLO DEL PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
65
Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
PROF: ALESSANDRO DE CARLI
DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
VARIABILI DI INTERVENTO
VARIABILI DI ATTIVAZIONE
RILEVAZIONE EVENTI
CONDIZIONI OPERATIVE
PRESCELTE
FINALITÀ DEL
SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
VARIABILI DI GESTIONE
IMPIANTI
DI UNA UNITÀ PRODUTTIVA
VARIABILI DI CONDUZIONE
APPARATI
DI UN IMPIANTO
VARIABILI DI COMANDO
COMPONENTI
DI UN APPARATO
VARIABILI DI CONTROLLO
VARIABILI DI INGRESSO
AGLI ATTUATORI APPLICATI
AI SINGOLI ELEMENTI
MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE
E DELLE VARIABILI INTERNE ED ESTERNE
COMANDI DI AVVIAMENTO
SAPIENZA - Università di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS)
Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.it
Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
PROF: ALESSANDRO DE CARLI
DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
DISTURBI
VARIABILI DI INGRESSO
ELEMENTO
SINGOLO DA
CONTROLLARE
VARIABILI DI USCITA
VARIABILI DI STATO
VARIABILI DI RIFERIMENTO
VARIABILI CONTROLLATE
ELEMENTO
SINGOLO
CONTROLLATO
VARIABILI INTERNE
= IMMISSIONE / SOTTRAZIONE DI ENERGIA
= ACCUMULO DI ENERGIA
= INFORMAZIONE
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Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
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DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
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Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
PROF: ALESSANDRO DE CARLI
DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
VARIABILI DI RIFERIMENTO
ELEMENTO
SINGOLO
CONTROLLATO
VARIABILI CONTROLLATE
COMANDI
DI
ATTIVAZIONE (o AVVIAMENTO)
VARIABILI CONTROLLATE
VARIABILI DI COMANDO
APPARATO
CONTROLLATO
VARIABILI INTERNE
VARIABILI ESTERNE
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Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
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DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
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Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
Docente:
PROF: ALESSANDRO DE CARLI
DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
VARIABILI DI COMANDO
VARIABILI ESTERNE
VARIABILI CONTROLLATE
APPARATO
CONTROLLATO
VARIABILI INTERNE
COMANDI DI ATTIVAZIONE
VARIABILI DI CONDUZIONE
VARIABILI INTERNE
VARIABILI ESTERNE
IMPIANTO
CONTROLLATO
COMANDI DI ATTIVAZIONE
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Corso di Laurea: INGEGNERIA
Insegnamento:
AUTOMAZIONE II
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DR. VINCENZO SURACI
Facoltà di Ingegneria
VARIABILI DI CONDUZIONE
VARIABILI INTERNE
VARIABILI ESTERNE
IMPIANTO
CONTROLLATO
COMANDI DI ATTIVAZIONE
VARIABILI DI GESTIONE
VARIABILI ESTERNE
SISTEMA
CONTROLLATO
COMPLESSO
VARIABILI INTERNE
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