Dipartimento di Informatica e Sistemistica Strumentazione Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO...

Dipartimento diInformatica e Sistemistica

Strumentazione

Dott. Ing. VINCENZO SURACIANNO ACCADEMICO 2012-2013

Corso di AUTOMAZIONE 1

(Lezione del Prof. ALESSANDRO DE CARLI)

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

2

STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO:1. CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI

CONTROLLO2. INFLUENZA DEI DISTURBI E DEGLI INGRESSI

SISTEMADA

CONTROLLARESTRUMENTAZIONE

MODALITÀ DI CONTROLLO

3

DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE

STRUTTURADI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

4

CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

IN FUNZIONE DELLE VARIABILI


STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVRADIMENSIONATO 5

POSSIBILI SCENARI A LIVELLO DI CAMPO

OGNI VARIABILE DI FORZAMENTO MODIFICA UNA SOLA VARIABILE CONTROLLATA

APPARECCHIATURA

CON EGUALE NUMERO

DI VARIABILI DI

FORZAMENTO

E DI VARIABILI

CONTROLLATE

VA

RIA

BIL

I DI F

OR

ZA

ME

NT

O

VA

RIA

BIL

I CO

NT

RO

LL

AT

E


6

CONTROLLO SISOSINGLE INPUT SINGLE OUTPUT

u1 y1G1(s)

u2 y2G2(s)

u… y…G…(s)

un ynGn(s)

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE

CON REGOLATORE STANDARD

EFFETTO DEL SOVRADIMENSIONAMENTO I FINI DEL CONTROLLO


7


u1 y1

u2 y2

INTERAZIONI DINAMICHE DI LIMITATA ENTITÀ FRA VARIABILI DI FORZAMENTO E VARIABILI CONTROLLATE

G22(s)

G12(s)

+++

G21 (s)

+G11(s)

STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVR. COMPLESSO CON INTERAZIONI



u1 y1

u2 y2

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONECON REGOLATORE EVOLUTO

G22(s)

G11(s)

+G12(s)

+G21(s)

++

d1 d2

DISTURBI STRUTTURALI

8MODELLAZIONE DELLE INTERAZIONI COME DISTURBI IN SISTEMI SOVR.


9

CONTROLLO MISOMULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT

u1

u2

u… y…G…(s)

un ynGn(s)

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE

y1

G1(s)

G2(s)

+

+

CONTROLLO LOCALE CON TECNICHE FUZZY

CONTROLLO MULTIPLE INPUT - SINGLE OUTPUT


10

CONTROLLO MIMOMULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT

OGNI VARIABILE DI

FORZAMENTO INFLUENZA

IN MANIERA

SIGNIFICATIVA PIÙ DI UNA

VARIABILE CONTROLLATA

VA

RIA

BIL

I DI F

OR

ZA

ME

NT

O

VA

RIA

BIL

I CO

NT

RO

LLA

TE

STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO MULTIVARIABILE, NON SOVR.


11

CONTROLLO MIMOMULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT

QDMC - IMC - GPC APPLICATI A LIVELLO DI SUPERVISIONE

DMCQ: QUADRATIC DYNAMIC MATRIX CONTROL

VA

RIA

BIL

I DI F

OR

ZA

ME

NT

O

VA

RIA

BIL

I CO

NT

RO

LL

AT

E

IMC: INVERSE MODEL BASED CONTROL

GPC: GENERAL PREDICTIVE CONTROL

LQC: LINEAR QUADRATIC CONTROL

LQC APPLICATO A LIVELLO DI CAMPO

MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN SISTEMA MULTIVARIABILE


12

POSSIBILE SCENARIO A LIVELLO DI GESTIONE

OTTIMIZZAZIONE

DELLA

CONDUZIONE

VA

RIA

BIL

I DI G

ES

TIO

NE

VA

RIA

BIL

I DI F

OR

ZA

ME

NT

O

MODALITÀ DI CONTROLLO AL LIVELLO DI GESTIONE


13

SISO

MISO

MIMOOTTIMIZZAZIONE

DIFFUSIONE

MISO

MIMO

OTTIMIZZAZIONE

SISO

COSTODI INGEGNERIZZAZIONE

INDICAZIONI SULLA CONNESSIONE DIFFUSIONE-COSTO


14

NUMERODELLE CATENE DI CONTROLLO

COSTODI UNA CATENA DI CONTROLLO

MULTIPLA

SINGOLA

REGOLATOREP I D

REGOLATOREDEDICATO

REGOLATOREDEDICATO

REGOLATOREP I D


INDICAZIONI SUL COSTO

15


IN FUNZIONE DEL MODELLODEL SISTEMA DA CONTROLLARE


16



EURISTICHE

ELEMENTARI

EVOLUTE

FLESSIBILI

ROBUSTE


legge di controllo progettata in base alla intuizione e alla esperienza

legge di controllo progettata in base alla conoscenza del modello nella dinamica dominante

legge di controllo progettata in base alla conoscenza del modello nella dinamica dominante e nella dinamica secondarialegge 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

17


DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

EURISTICHE

ELEMENTARI

EVOLUTE

FLESSIBILI

ROBUSTE

MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARESOVRA

DIMENSIONATODIMENSIONATO

CORRETTAMENTE

CO

ND

IZIO

NI

AN

OM

AL

EP

RE

VE

DIB

ILI

CO

ND

IZIO

NI

NO

MIN

AL

I

APPROSSIMAZIONI NELLA MODELLAZIONE

SISTEMA DACONTROLLARE

DINAMICAINCERTA

VARIABILE DI

FORZAMENTO

DINAMICASECONDARIA

DINAMICADOMINANTE

VARIABILE

CONTROLLATA

DISTURBI

18


STATICO

tempo

DINAMICARAPIDA

tempo

DINAMICAMOLTO RAPIDA

CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICODEL SISTEMA DA CONTROLLARE

ATTUATORE &SISTEMA

DA CONTROLLARE

DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

VARIABILEDI COMANDO

DELL’ATTUATORE

VARIABILECONTROLLATA

DINAMICAOSCILLATORIA

tempo

VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 19


tempo

DINAMICALENTA

DINAMICAMOLTO LENTA

tempotempo

DINAMICASMORZATA

VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 20

CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICODEL SISTEMA DA CONTROLLARE

tempo

RITARDOFINITO

tempo

DINAMICAINVERSA

DT


PRESENZA DI UNO ZEROA PARTE REALE POSITIVA

- OSSERVABILITÀ

SUDDIVISIONE IN:

- DINAMICA DOMINANTE;

- DINAMICA SECONDARIA;

- DINAMICA INCERTA.

INDIVIDUAZIONE DEI PARAMETRI DINAMICI:

- COSTANTI DI TEMPO;

- PULSAZIONE NATURALE E SMORZAMENTO;

VERIFICA DELLE PROPRIETÀ STRUTTURALI

- STABILITÀ

- MODI NATURALI;

- GUADAGNI DI MODO.

CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO 21

MODELLAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

- GUADAGNO STATICO;


- RAGGIUNGIBILITÀ- OSSERVABILITÀ

FORMULAZIONE DEL MODELLO

• DOMINIO t - EQUAZIONI DIFFERENZIALI STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA SISO

• DOMINIO sFORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI DI TIPO

CONTINUO

• DOMINIO t - VARIABILI DI STATOSTRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA MISO/MIMO

CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO 22

• DOMINIO wSTRUTTURA COMPLESSA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

• DOMINIO zFORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI CAMPIONATE


LIMITI DI VALIDITÀ NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA 23

MODELLO DINAMICO NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA (PUNTO DI LAVORO) OTTENUTO DALLA LINEARIZZAZIONE NELL'INTORNO DI UN PUNTO DI LAVOROLIMITI DI VALIDITÀ

ESCURSIONE MASSIMA DELLE VARIABILI DI FORZAMENTO E DEI

DISTURBI COMPATIBILE CON L’AFFIDABILITÀ DEL MODELLO

y = f(u)

punto di lavoro

Y0

U0

limite di funzionamento

limite

di f

unzi

onam

ento

limite di validità del modello lineare

variabile diforzamanto

varia

bile

con

trol

lata

INTRODUZIONE E INQUADRAMENTOMODALITÀ DI CONTROLLO

COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 24

POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

VA

RIA

BIL

EC

ON

TR

OLL

ATA

tempo

ACCUMULO DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA

ACCUMULO E TRASFORMAZIONEDELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA

ACCUMULO DELL’ENERGIAIMMESSA O PRELEVATACON DINAMICA INVERSA

VA

RIA

BIL

EC

ON

TR

OLL

ATA

tempo

VA

RIA

BIL

EC

ON

TR

OLL

ATA

tempo


25

INFLUENZA DEI DISTURBINELLA SCELTA

DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO


SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 26

ATTUATORI ESISTEMA DA

CONTROLLARE

VARIABILI DIINTERVENTO

VARIABILIDI USCITA

VARIABILIDI CONTROLLO

VARIABILICONTROLLATE

D I S T U R B I

PREVEDIBILI STRUTTURALICASUALI EQUIVALENTI


DPtempo

PREVEDIBILI

tempo

YO DY


UO

tempo

DU

VARIABILE DI CONTROLLO

ATTUATORE ESISTEMA DA

CONTROLLAREu(t) y(t)

UO E YO INDIVIDUANO LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI, IN ASSEN-ZA DI DISTURBI. I Dx RAPPRESENTANO I CAMPI DI ESCURSIONE.

IL FORZAMENTO u(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO DI ESCURSIO-NE UO ± . 5 DU .

LA VARIABILE CONTROLLATA y(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO DI ESCURSIONE YO ± . 5 DY QUANDO AGISCONO I DISTURBI.

DStempo

STRUTTURALICASUALI

DCtempo DE

tempo

EQUIVALENTI

27CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI


PREVEDIBILI

d P(t

)

tempo

tempo

UOu(t)

IL SISTEMA DA CONTROLLARE È SOVRADIMENSIONATO QUANDO LA VARIABILE CONTROLLATA y(t) RIMANE ENTRO UN CAMPO DI ESCUR-SIONE YO ± . 5 DYO IN CORRISPONDENZA DI UN DISTURBO PREVEDIBI-

LE DI AMPIEZZA .5 DdP , MENTRE LA VARIABILE DI FORZAMENTO

RIMANE FISSA A U0.

YO

tempo

y(t)

SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 28




d P(t

)

tempo

CASUALIEQUIVALENTI

YO

tempo

y(t)

UO

tempo

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 SOLLECITAZIO-NE A CUI L’APPARATO PUÒ ESSERE SOTTOPOSTO

IN PRESENZA DI DISTURBI CASUALI ED EQUIVALENTI, IL VALORE NO-MINALE YO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VIENE RIPRISTINATO AGENDO SULLA VARIABILE DI FORZAMENTO u(t)





tempo

y(t)

tempo

UO+ .5 DU

u(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

d P(t

)

tempo

CASUALIEQUIVALENTI





tempo

UOu(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 STRUT-

TURALE RITORNA AD AVERE VALORE NULLO.

d P(t

)

tempo

STRUTTURALI

tempo

y(t)





ATTUATORE

u2(t)VARIABILE DI COMANDODELL’ATTUATORE

RITARDODI TEMPO FINITODISPOSITIVO

DI MISURA

y(t)u(t)

SISTEMA DACONTROLLARE

SOVRADIMENSIONATO


RITARDODI TEMPO FINITO

K e-Ts

1 + t s

MISURA DELLAVARIABILECONTROLLATA

RITARDI FINITI NELLA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO 32


CONDIZIONI OPERATIVE 33

CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVEDEL SISTEMA DA CONTROLLARE

ATTUATORE &SISTEMA

DA CONTROLLARE

DISTURBIPREVEDIBILI E CASUALI

VARIABILEDI COMANDO

DELL’ATTUATORE


NELL’INTORNODELLA CONDIZIONE

OPERATIVA PREFISSATA

tempo

PRESTAZIONI

DALLO STATO DI QUIETEAD UNA CONDIZIONE OPERATIVA

tempo

INSEGUIMENTO DI CONDIZIONIOPERATIVE VARIABILI

tempo


REGIME PERMANENTE

REGIME TRANS. & PERMANENTE

REGIME TRANSITORIO

34

INFLUENZA DEGLI INGRESSISULLA



SISTEMADI CONTROLLO

ANDAMENTOPREFISSATO

DELLA VARIABILECONTROLLATA

DISPOSITIVODI

MISURA

MODALITÀDI

CONTROLLO

SISTEMADA CONTROLLARE

CONDIZIONIOPERATIVE

35

COMANDODI ATTIVAZIONE

DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

DISTURBISRUTTURALI

ATTUATORESISTEMA DA

CONTROLLARE

STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO


36

VARIABILEDI CONTROLLO

CORRENTE DIALIMENTAZIONE

TAVOLAROTANTE


GIUNTOELASTICOGIUNTO

ELASTICO

POSIZIONE ANGOLAREDELLA TAVOLA ROTANTE

0 .5 t (sec)0

1

0 .5 t (sec)0

1

0 .5 t (sec)0

1

0 .5 t (sec)0

1

AZIONAMENTOCON COMANDO

DI COPPIA

ROTOREDEL

MOTORE

DISTURBODI COPPIA

0

-10

-10

-20

mod

ulo

(dB

)

10 100 1000 w (rad/sec)

ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE


pulsazione 120 rad/secsmorzamento .02

Dinamica dominantedell’attuatore

ComportamentoIstantaneo, lineare

37


CORRENTE DIALIMENTAZIONE

TAVOLAROTANTE


GIUNTOELASTICOGIUNTO

ELASTICO

POSIZIONE ANGOLAREDELLA TAVOLA ROTANTE

AZIONAMENTOCON COMANDO

DI COPPIA

ROTOREDEL

MOTORE

DISTURBODI COPPIA

MISURA DELLA CORRENTE PER IL

CONTROLLO INDIRETTO DELLA COPPIA

MISURA DELLA VELOCITÀ PER IL CONTROLLO

DELL’AZIONAMENTO

MISURA DELLA POSIZIONE PER IL CONTROLLO

DELLA MOVIMENTAZIONE

VARIABILI INTERNE E VARIABILE CONTOLLATA


38

0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

11 10 100 1000 10000

-40

-30

-20

-10

0

w [rad/sec]

mo

du

lo [

dB

]

t (sec)

EFFETTO DELL’ELASTICITÀ DELL’ALBERO ELASTICO


39ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA

0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

SENZA GENERATOREDEL RIFERIMENTO(SWITCH ON/OFF)

RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA

CON GENERATOREDEL RIFERIMENTOA RAMPA LINEARE



0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

SENZA GENERATOREDEL RIFERIMENTO


CON GENERATOREDEL RIFERIMENTOFILTRO PASSA-BASSOCON 2 POLI COINCIDENTI



0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .70

.2

.4

.6

.8

1

t (sec)

SENZA GENERATOREDEL RIFERIMENTO


CON GENERATOREDEL RIFERIMENTOFILTRO DI BESSELDEL SECONDO ORDINE


42

CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLA STRUTTURA

DEL SISTEMA CONTROLLATO


• A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI

MODALITÀ DI CONTROLLO:• A CATENA APERTA

• A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI

• A CATENA APERTA CON PREDITTORE

• A CONTROREAZIONE PROPORZIONALE ISTANTANEA

CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 43

• A REAZIONE POSITIVA

• A CONTROREAZIONE FUNZIONALE DINAMICA

• A CATENA APERTA CON MODELLO NOMINALE INSERITO NEL CONTROLLORE

• A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE


MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 44


SCELTO DAL PROGETTISTASCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO

FINALITÀ DESIDERATE

VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO

DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE

MODALITÀ DI INTERVENTO

VALUTAZIONEDEL RISULTATO

VARIABILI DI COMANDO

SISTEMA DA CONTROLLARE

VARIABILI DI FORZAMENTO

DISTURBI

VARIABILI CONTROLLATE

STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO






DISTURBI


CONTROLLO A CATENA APERTATRAMITE OPERATORE

SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ

MODALITÀ DI INTERVENTOAPPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE

PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO SOLO QUANDO È RICHIESTO E SENZA EFFETTUARE NESSUNA VERIFICA DI VALIDITÀ






DISTURBI


CONTROLLO A CATENA APERTASENZA ALCUNA VERIFICA

TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO

MODALITÀ DI INTERVENTOAPPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI

PRESTABILITITRAMITE UN DISPOSITIVO

PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO SENZA L’INTERVENTO DELL’OPERATORE E SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ






DISTURBI


CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORECON VERIFICA DI VALIDITÀ

MODALITÀ DI INTERVENTOAPPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE



PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRE-STAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA OPERATORE






DISTURBI


CONTROLLO A CATENA APERTASENZA ALCUNA VERIFICA

TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO

MODALITÀ DI INTERVENTOAPPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI

PRESTABILITITRAMITE UN DISPOSITIVO

PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRE-STAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA OPERATORE





CONTROLLO A CATENA CHIUSATRAMITE DISPOSITIVI ON/OFF

CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO ON/OFF



TRAMITE SENSORE ON/OFF


ON/OFF

VALUTAZIONEDEL RISULTATO

ON/OFF

VARIABILI DI RIFERIMENTO




DISTURBI


PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON VERIFICA DI TIPO ON/OFF DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE

ESEMPICANCELLI

ASCENSORI



CONTROLLO A CATENA CHIUSATRAMITE ATTUATORE ON/OFF

CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO


DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATETRAMITE TRASDUTTOTRI


ON/OFF

CONFRONTO FRA LE


E QUELLE OTTENUTE





DISTURBI


PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE

+-

ESEMPICALDAIA

SCALDINO



CONTROLLO A CATENA CHIUSATRAMITE ATTUARE ON/OFF

CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUOED ATTIVAZIONE DELLA PULSE WIDTH MODULATION


ON/OFF

CONFRONTO FRA LE FINALITÀ DESIDERATE E QUELLE OTTENUTE





DISTURBIVARIABILI

CONTROLLATE

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



+-PULSE WIDTHMODULAZIONPWM

ESEMPIUPS

INVERTER



CONTROLLO A CATENA CHIUSATRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO





DI TIPO CONTINUO

CONFRONTO FRA LE


E QUELLE OTTENUTE





DISTURBIVARIABILI

CONTROLLATE

PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UN’AZIONE DI INTERVENTO DI TIPO CONTINUO CON VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE

+-

ESEMPIREGOLATORI PID

O DEDICATI



CONTROLLO A CATENA CHIUSATRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO


PRESTAZIONI: INSEGUIRE L’ANDAMENTO DELLA VARIABILE DI RIFERIMENTO CON MINIMO SCOSTAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA





DISTURBI


+ -

• 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.

54

MODALITÀ DI CONTROLLO A CATENA APERTA


CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA

DISPOSITIVODI MISURA

VARIABILEMISURATA

RUMOREDI MISURA


ALIMENTAZIONEIN POTENZA

ATTUATORE


VARIABILE DIFORZAMENTO


DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA 55

QUADRO DI COMANDODI UN APPARATO O DI UN IMPIANTOANDAMENTO DESIDERATODELLA VARIABILE CONTROLLATACOMANDO DI

AVVIAMENTOO FERMATA


CONTROLLORE

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTACON COMPENSAZIONE DIRETTA DEI DISTURBI

QUADRO DI COMANDODI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO

MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE

DELL’EFFETTO SULLA VARIABILE CONTROLLATA

+

+


VARIABILEMISURATA

RUMOREDI MISURA


ATTUATORE




DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

ANDAMENTO DESIDERATODELLA VARIABILE CONTROLLATACOMANDO DI

AVVIAMENTOO FERMATA


CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI 56

CONTROLLORE

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTACON STIMA DELLA DERIVATA

CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE 57


VARIABILEMISURATA

RUMOREDI MISURA


ATTUATORE




DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

QUADRO DI COMANDODI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO

CALCOLO DELLA DERIVATA DELL’ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA

+

+

ANDAMENTO DESIDERATODELLA VARIABILE CONTROLLATACOMANDO DI

AVVIAMENTOO FERMATA


CONTROLLORE

58

MODALITÀ DI CONTROLLO A CONTROREAZIONE


CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONESCHEMA DI BASE


VALORE PREFISSATODELLA VARIABILE CONTROLLATA

DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

VALORE MISURATODELLA VARIABILE CONTROLLATA

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE ISTANTAEA 59

QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATOO DI UN IMPIANTO

COMANDO DI AVVIAMENTOO FERMATA

ATTUATOREE SISTEMA DA

CONTROLLARE

DISPOSITIVO DIELABORAZIONEDELLA LEGGEDI CONTROLLO


+

ANDAMENTO PREFISSATODEL VALORE ISTANTANEO

DELLA VARIABILE CONTROLLATA


CONTROLLORE

ATTUATOREE SISTEMA DA

CONTROLLARE



+

DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONECON COMPESAZIONE DELL’EFFETTO DEI DISTURBI

CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE 60

+

+

MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE DEL LORO EFFETTO AGENDO SULLA VARIABILE

DI CONTROLLO DELL’ATTUATORE

QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO

O DI UN IMPIANTO





CONTROLLORE

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONECON STIMA DELLA DERIVATA

CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE 61

QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO

O DI UN IMPIANTO


+

CALCOLO DELLA DERIVATA DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA





ATTUATORESISTEMA DA

CONTROLLARE


+

DISTURBIPREVEDIBILI

DISTURBICASUALI

CONTROLLORE


62

MODALITÀ DI CONTROLLO NEI SISTEMI DI AUTOMAZIONE


63ELABORAZIONE DEI DATI E DELLE INFORMAZIONI


ELEMENTI SINGOLI

DISPOSITIVI

APPARATI

IMPIANTI

ESERCIZIOSISTEMA DI PRODUZIONE

ELABORAZIONEDEI DATI E

DELLE INFORMAZIONI

64LE AZIONI DI CONTROLLO IN UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO


S T R U M E N T A Z I O N E

ELEMENTI SINGOLI

GESTIONE

CO

NT

RO

LLO

MA

NU

AL

E

AU

TO

MA

TIC

O

CONDUZIONESUPERVISIONE

COORDINAMENTO

ESERCIZIOPIANIFICAZIONE

BASE DI DATI

BASE DI DATI

BASE DI DATI

IL RUOLO DEL PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)

PROBLEMATICHE

65

SISTEMACONTROLLATO

COMPLESO

VARIABILI DI

COMANDO

VARIABILI DI

CONTROLLO

VARIABILI DI

CONDUZIONE

VARIABILI

DI GESTIONE


GE

ST

ION

E

CONDUZIONEDEGLI IMPIANTI

CONTR

OLL

O

COORDINAMENTO

CAMPO

GESTIONE DEL

SISTEMA

EVENTI ESTERNI

CALCOLATORE DI PROCESSO

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER





CALCOLATORE DI PROCESSOD C SDISTRIBUTED CONTROL SYSTEM

D C SDISTRIBUTED CONTROL SYSTEM

D C SDISTRIBUTED CONTROL SYSTEM

Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea:Insegnamento:Docente:

INGEGNERIAAUTOMAZIONE IIPROF: ALESSANDRO DE CARLIDR. VINCENZO SURACI

SAPIENZA - Università di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto 25 - 00185 Roma – http://www.dis.uniroma1.it

FINALITÀ DELSISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

COMANDI DI AVVIAMENTO

VA

RIA

BIL

I D

I AT

TIV

AZ

ION

E

VARIABILI DI GESTIONEIMPIANTI

DI UNA UNITÀ PRODUTTIVA

MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATEE DELLE VARIABILI INTERNE ED ESTERNE

VARIABILI DI CONDUZIONEAPPARATI

DI UN IMPIANTO

VARIABILI DI COMANDOCOMPONENTI

DI UN APPARATO

VARIABILI DI CONTROLLO VARIABILI DI INGRESSOAGLI ATTUATORI APPLICATI

AI SINGOLI ELEMENTI

VA

RIA

BIL

I D

I IN

TE

RV

EN

TO

CONDIZIONI OPERATIVEPRESCELTE

RIL

EV

AZ

ION

E E

VE

NT

I

mailto:[email protected]





ELEMENTO SINGOLO DA

CONTROLLARE

VARIABILI DI USCITAVARIABILI DI INGRESSO

DISTURBI

VARIABILI DI STATO

ELEMENTO SINGOLO

CONTROLLATO

VARIABILI CONTROLLATEVARIABILI DI RIFERIMENTO

= IMMISSIONE / SOTTRAZIONE DI ENERGIA

= ACCUMULO DI ENERGIA

= INFORMAZIONE

VARIABILI INTERNE






ELEMENTO SINGOLO

CONTROLLATO

VARIABILI CONTROLLATEVARIABILI DI RIFERIMENTO

APPARATOCONTROLLATO

VARIABILI CONTROLLATEVARIABILI DI COMANDO

VARIABILI ESTERNE

VARIABILI INTERNE

COMANDIDIATTIVAZIONE (o AVVIAMENTO)






APPARATOCONTROLLATO

VARIABILI CONTROLLATEVARIABILI DI COMANDO

VARIABILI ESTERNEVARIABILI INTERNE

COMANDI DI ATTIVAZIONE

IMPIANTOCONTROLLATO

VARIABILI DI CONDUZIONE

VARIABILI ESTERNE

VARIABILI INTERNE







IMPIANTOCONTROLLATO

VARIABILI DI CONDUZIONE

VARIABILI ESTERNEVARIABILI INTERNE


SISTEMACONTROLLATO

COMPLESSO

VARIABILI DI GESTIONE

VARIABILI ESTERNE

VARIABILI INTERNE


Dipartimento di Informatica e Sistemistica Strumentazione Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO...

Documents

Transcript of Dipartimento di Informatica e Sistemistica Strumentazione Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO...