Prof. Cesare Fantuzzi Ing. Cristian Secchi ARSControl ... · Regolatore automatico per controllare...

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Introduzione al corso

Prof. Cesare FantuzziIng. Cristian SecchiIng. Alessio Levratti

ARSControl - DISMI - Università di Modena e Reggio Em iliaE-mail: {nome.cognome}@unimore.it

http://www.arscontrol.org/teaching

Controlli Automatici Introduzione 2

Controlli Automatici: il corsoMateriale didattico:

http://www.arscontrol.org/teachingTesti di riferimento:� Lucidi delle lezioni� P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, “Fondamenti di

Controlli Automatici”, Mc Graw-Hill ed.Ricevimento e quesiti: � via e-mail: ({nome.cognome}@unimore.it)

� Inserire in oggetto stringa [CA-GEST] per filtro anti-spam


Controlli Automatici: l’esame

Modalità di esame� Prova scritta riguardante

�serie di quesiti a risposta multipla sulla teoria svolta durante il corso

� due/tre esercizi

� Prova orale con discussione del compito.

� Iscrizione OBBLIGATORIA su ESSE3 http://www.esse3.unimore.it


Programma del corso� Introduzione al problema del controllo

� Automazione Industriale� Sistemi fisici e modelli� Strumenti matematici per l'analisi di sistemi dinamici lineari

� Equazioni differenziali� trasformata di Laplace� Funzione di risposta armonica

� Analisi della risposta temporale di sistemi dinamici elementari� sistemi del 1° e 2° ordine

� Analisi della risposta frequenziale di sistemi dinamici elementari� Diagrammi di Bode

� Introduzione al controllo automatico� controllo in catena aperta� controllo in retroazione

� Analisi dei sistemi in retroazione� luogo delle radici

� Introduzione al progetto di sistemi di controllo� definizione delle specifiche� Progetto mediante luogo delle radici

� Regolatori standard� reti correttrici, PI, PID

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Introduzione all’Automazione Industriale

Prof. Cesare FantuzziIng. Cristian SecchiIng. Alessio Levratti

ARSControl - DISMI - Università di Modena e Reggio Em iliaTel. 051 2093875

E-mail: {nome.cognome}@unimore.ithttp://www.arscontrol.org/teaching


Cosa è l’automazione industriale?Macchine Automatiche


Cosa è l’automazione industriale?Macchine Automatiche

A3/Speed12000 p/h3.33 p/s


Cosa è l’automazione industriale?Robotica Industriale


Cosa è l’automazione industrialeLinea di produzione automatizzata


Cosa è l’automazione industriale?Macchine a Controllo Numerico (CNC)


Cosa è l’automazione industriale?Movimentazione e immagazzinamento automatico

�Pallettizzatori e Depallettizzatori�Linee di trasporto automatiche�Autonomous Guided Veichles (AGV) – Magazzino automatizzato


Cosa è l’automazione industriale?Controllo di Processo


AutomazioneL’automazione industriale è solo uno degli aspetti dell’automazione

Manipolazione

Robotica Mobile

Robotica umanoide

Chirurgia robotica

Automotive

Aerospace


Automazione industriale: storiaOgni lavoro dell’uomo per ottenere un prodotto desiderato può essere considerato un processo produttivo

EnergiaInformazione

ControlloIngredienti�Energia�Controllo�Informazione

Un tempo l’uomo forniva tutti i tre elementi fondamentali per eseguire il processo produttivo:�Energia = muscoli�Controllo = cervello�Informazione = vista, tatto, ecc.


Automazione industriale: storiaLo sviluppo dei sistemi produttivi nel tempo è sempre stato volto all’eliminazione totale o parziale dell’intervento umano nei processi di erogazione e manipolazione dei tre “ingredienti” fondamentali� Energia

�Faticoso�Pericoloso�A volte l’uomo non è sufficiente

� Controllo e informazione�Spesso l’uomo non ha capacità sufficienti�Spesso l’uomo non garantisce la precisione desiderata


Automazione industriale: storiaPercorso evolutivo verso l’automazione industrialePrimo passo :� Dispensare l’uomo dal fornire energia� Processo di industrializzazione

Energia animaleEnergia eolica


Automazione industriale: storiaIl processo di industrializzazione culmina nella rivoluzione industriale� Processi produttivi caratterizzati dall’uso generalizzato di

macchine azionate mediante potenza meccanica�Fonti energetiche naturali

Milestones� 1768 - Primo filatoio meccanico� 1776 – Prima motrice a vapore di Watt


Automazione industriale: storiaPercorso evolutivo verso l’automazione industrialeSecondo passo :� Dispensare l’uomo dalle operazioni di controllo

�Processi che richiedono particolare precisione ripetitiva e continuativa

� Milestones�Orologio di Ctesibio (285-247 a.c.)

� Il trascorrere del tempo è segnalatomediante un meccanismo azionatoda acqua che scorre tra due cisterne

�Termostato di C.Drebbel (1572-1663)� Termometro e collegamenti meccanici

per mantenere costante la temperaturain una incubatrice


Automazione industriale: storia�Regolatore di velocità di Watt (1787)

� Regolatore automatico per controllare la velocità di una a vapore� Basata sull’azione della forza centrifuga sulle due masse

Aumento velocità di rotazione

Masse si allontanano per forza centrifuga

Valvola a farfalla collegatameccanicamente si chiude

Diminuisce velocità di rotazione


Automazione industriale: storiaPercorso evolutivo verso l’automazione industrialeSecondo passo :� Dispensare l’uomo dalle operazioni di controllo

L’esperienza maturata nello studio di automatismi porta alla nascita di una teoria del controllo� Nucleo dell’automatica� Definire sulla base di misure effettuate sulle grandezze

fisiche accessibili l’azione più efficace da compiere sul processo al fine di ottenere da questo il comportamento desiderato

Teoria matematica per lo studio di sistemi di controllo


Automazione industriale: storia� Milestones

�Nascita e sviluppo della teoria del controllo (automatica )�Primo contributo formulato rigorosamente

“On governors”, J.C.Maxwell, Royal Society,1868


Automazione industriale: storia�Amplificatori in retroazione negativa (H.S. Black, 1930)�Analisi frequenziale (H.W. Bode 1905-1982, H. Nyquist 1889-

1976)�Stabilità dei sistemi lineari (E.J.Routh 1831-1907, A.Hurwitz

1859-1919)�Controllori PID (J.G. Ziegler, N.B. Nichols 1942)�Dal 1950 ad oggi

� Teoria dei sistemi dinamici� Ottimizzazione dell’azione di controllo� Identificazione dei modelli� Controllo dei sistemi non lineari


Automazione industriale: storiaPercorso evolutivo verso l’automazione industrialeTerzo passo :� Dispensare l’uomo dalle azioni di manipolazione delle

informazioni� Milestones

� Implementazione delle teorie del controllo nella conduzione di impianti industriali

�Prima generazione di controllori (1950)� Controlli logico/sequenziali� Sistemi combinatori automatici che al verificarsi di determinate condizioni

attivano l’avvio o la fine di operazioni di base svolte dalle macchine di produzione

� Interruzione di una movimentazione quando un organo meccanico raggiunge il proprio fine corsa


Automazione industriale: storia�Prima generazione di controllori (1950)

� Reti di componenti elettrici (relè, bobine e temporizzatori)� Lenti nell’acquisizione delle informazioni� Lenti nell’elaborazione� Scarsa flessibilità

� Una modifica nella logica da implementarecomporta una revisione del circuitoelettrico che la implementa


Automazione industriale: storia�Seconda generazione di controllori (1960)

� Evoluzione dell’elettronica a semiconduttore� Transistori e circuiti stampati

� Controllori basati su (primitive) schede a semiconduttore� Aumento delle prestazioni� Aumento dei costi� Flessibilità ancora scarsa

� Modifica della funzione logica equivale alla riprogettazione della scheda


Automazione industriale: storia�Terza generazione di controllori (1968)

� Evoluzione di elettronica e informatica� Sistemi a microprocessore� Controllori programmabili via software � Nel 1968 Allen Bradley introdusse il Programmable Logic Controller (PLC)

per l’automazione della produzione automobilistica� Programmabile quindi altamente flessibile


Automazione industriale: storiaIl termine automation fu introdotto nel 1947 presso la Ford Motor Company come contrazione dell’espressione “automatic production” per indicare l’insieme di apparati di movimentazione automatica che erano stati installati nelle loro linee di produzione.


Automazione industriale: una definizioneL’automazione industriale è dunque l’insieme di metodologie (teoria del controllo automatico) e tecnologie (meccaniche, elettriche, elettroniche, informatiche) che permettono l’automatizzazione di processi produttivi al fine di far compiere lavori a macchine� Senza intervento umano con

�Minori costi�Maggiore affidabilità�Continuità temporale

� Per operazioni che richiedono precisione, velocità e potenze impossibili all’uomo

� Per operazioni pericolose � Per soddisfare vincoli e normative riguardanti sicurezza e

impatto ambientale


Verso una moderna automazione industrialeNegli ultimi anni il concetto di automazione industriale è stato esteso non solo alla produzione vera e propria ma anche ai suoi sistemi di supporto� Progettazione� Organizzazione� Gestione della produzione

Automazione industriale in senso più ampio� Integrazione tra produzione automatizzata e sistemi

informativi gestionaliSi inizia a parlare di Computer Integrated Manufacturing


ManufacturingManufacturing : insieme dei processi produttivi da applicare ai materiali grezzi/semi-lavorati per ottenere un prodotto finale. La trasformazione richiede l’uso di:� Energia� Macchine� Utensili� Intervento umano

Processo produttivoManufacturingMaterie Prime

Prodotto

Scarti

Energia

MacchineUtensili

Operatore


ManufacturingManufacturing : da un punto di vista economico il processo produttivo è l’insieme delle operazioni necessarie per fornire valore aggiunto ai materiali grezzi

MateriePrime Prodotto+

Valore aggiunto

Processo Produttivo


ManufacturingManufacturing : è un processo di tipo sequenziale� Scomponibile in un insieme di passi produttivi sequenziali

che avvicinano i materiali al loro stato finale desiderato� Esempio: cementificio

Processoproduttivo 1/n

Materie prime

Prodotto

Scarti

Energia

Macchine

Utensili

Operatori

Processoproduttivo 2/n

Scarti

Energia

Macchine

Utensili

Operatori

Processoproduttivo n/n

SCarti

Macchine

Utensili

Operatori

Energia


Esempio di processo produttivoCementificio:

Mulino M. Prima

Frantoio

Silos 3

Silos 2

Miscelatore

Forno

Mulino Cemento

Silos cemento

Spedizione

materia prima

additivi

Silos 1

stabilimento

cella produttiva

componente

Courtesy of A. Tonielli


Operazioni elementari dei processi produttiviUn processo produttivo è composto da una sequenza di operazioni elementari� Operazioni di lavorazione: utilizzo dell’energia per alterare

le proprietà dei materiali (trasformazioni)� Operazioni di assemblaggio: operazioni di unioni di più

parti per formare un’unica entità� Operazioni di trasporto e stoccaggio: movimentazione e

stoccaggio di parti e prodotti� Operazioni di test: verifica del prodotto finale e delle sue

funzionalità� Operazioni di coordinamento e controllo: coordinamento e

regolazione delle operazioni anche a livello di gestione della produzione


Classificazione dei processi produttivi

1 100 10,000 1,000,000

Piccola

Media

Grande

Quantità di prodotto annua

Varietà di prodotto

Esiste una correlazione inversa tra l’entità della produzione e la sua varietà!!


Sistema di supporto alla produzioneIl sistema di supporto alla produzione è I’insieme di attività di gestione delle informazioni legate alla produzione

ProcessoProduttivo

Materieprime

Prodotto

Scarti

EnergiaMacchine

Utensili

Operatore

Sistema di supporto

Impianto di produzione


Sistema di supporto alla produzioneIl sistema di supporto alla produzione è I’insieme di attività di gestione delle informazioni legate alla produzione� Attività di business: sono le principali attività di contatto con il

cliente, punto di partenza e di arrivo del processo; includono gestione ordini, marketing, vendita, bilancio, budget ecc.

� Attività di progettazione: attività volte alla progettazione del prodotto sulla base delle esigenze del cliente

� Attività di planning: sulla base delle funzioni di business e di progettazione viene pianificata la produzione determinando le sequenze di lavorazione, le politiche di stoccaggio e di rifornimento

� Attività di controllo: sono le attività di gestione e supervisione del processo di produzione ed includono il controllo dei flussi produttivi, e della qualità dei processi e dei prodotti


Sistema di supporto alla produzioneE’ schematizzabile come un anello di attività che circondano le attività vere e proprie gestendo il flusso delle informazioni


Attività di progettazione

Attività di planning

Attività di controllo

Attività di business

Materieprime

Prodotto finale

Cliente


Computer Integrated ManufacturingComputer Integrated Manufactoring (CIM): modello teorico di un sistema di produzione che prevede l’integrazione dei processi produttivi con i sistemi di automazione e con i sistemi informativi gestionali. � Integrare l’automazione dei processi produttivi con quella

delle attività di supporto sfruttando un’unica infrastruttura informatica

Sistema di supporto


InfrastrutturaInformatica


Automazione del sistema di produzioneAutomazione rigida: la sequenza delle operazioni di produzione è fissa� Il processo di produzione è realizzato mediante una sequenza di

operazioni elementari molto semplici� Destinata a grandi produzioni con varietà di prodotto molto bassa

Automazione programmabile: è possibile cambiare la sequenza di operazioni in modo da cambiare la configurazione finale del prodotto � Si trova in industrie con entità di produzione medio-bassa caratterizzate

da produzione a lotti� Tra un lotto e l’altro è necessario attendere la riconfigurazione

dell’impianto di produzioneAutomazione flessibile: è un’estensione dell’automazione programmabile in cui è possibile diversificare la produzione senza avere tempi morti di conversione dell’impianto� Possibile se le varietà di prodotto finale sono molto simili� I macchinari sono caratterizzati da una grande riconfigurabilità (Flexible

Manufacturing Systems - FMS)


Automazione del sistema di produzione

1 100 10,000 1,000,000

Piccola

Media

Grande

Quantità di prodotto annua

Varietà di prodottoAutomazione Programmabile

AutomazioneFlessibile

AutomazioneRigida

ProduzioneManuale


Automazione delle attività di supportoSupporto alle attività di business � Enterprise Resource Planning (ERP): insieme di

applicazioni informatiche volte all’automazione di attività di amministrazione, logistica, gestione della produzione, risorse umane, ecc.

�Microsoft Dynamics, 24SevenOffice, SAP

� Decision Support System (DSS): sistema software che mette a disposizione dell’utente una serie di funzionalità di supporto ai processi decisionali: analisi dati, modelli di valutazione delle decisione per migliorare il processo decisionale

�SAP


Automazione delle attività di supportoSupporto alle attività di progettazione� Computer Aided Design (CAD): insieme di tool software

che assistono i progettisti nelle attività di progettazione� Computer Aided Engineering (CAE): tool software per la

verifica delle funzionalità del progetto�AutoCAD, SolidEdge, VariCAD Pro/Engineering

Supporto alle attività di planning e controllo� Computer Aided Manufacturing (CAM): tool software che

permette di automatizzare le prove di fattibilità del processo di produzione e di organizzare la produzione stessa (spesso integrato nel CAD)

� Dal modello CAD si ottiene il programma macchina CNC� Computer Aided Process Planning (CAPP): software che

permette di automatizzare il planning della produzione


Computer Integrated ManufacturingNei moderni sistemi di automatizzati l’automazione dell’impianto di produzione e delle attività di supporto si fondono integrandosi grazie all’infrastruttura informatica unificata così da acquisire vantaggio competitivo

DSS/ERPCliente

CAD/CAE CAM/CAPP

Flexible Manufacturing System (FMS)

Automazione delleattività di business

Automazione delleattività di progettazione

Automazione delle attività di planning e controllo

Automazione delprocesso produttivo

ProgramPart


Computer Integrated Manufacturing

DSS/ERP

Cliente

CAD/CAE CAM/CAPP

Sistema di controllo

ProgramPart

Azioni

Processo Produttivo

Informazioni

Materieprime

ProdottoFinale

Operatore

Energia


Computer Integrated ManufacturingVantaggi del CIM� Miglioramento della qualità di produzione� Riduzione di tempi e costi� Aumento della flessibilità della produzione� Diminuzione degli scarti� Fondamentale per conformarsi a leggi e regolamenti su

sicurezza del processo produttivo, qualità del prodotto finale e riduzione dell’impatto energetico-ambientale


Modello CIMIl modello CIM è fortemente gerarchico� Attività di supporto a livello superiore rispetto a quelle di

produzione� Gerarchia anche all’interno delle attività di supporto

�Attività di business influenza la progettazione e il planning della produzione

� Gerarchia anche all’interno delle attività di produzione�Una particolare lavorazione meccanica influenza i movimenti

delle singole parti della macchina utensile

� L’automazione di un passo produttivo (rotazione di un mandrino) è ad un livello inferiore rispetto all’automazione di tutta la macchina (sequenze di azioni) e questa è inferiore rispetto al planning della produzione.


Modello CIMIl modello CIM è piramidale� Cinque livelli� a tutti i livelli l'Automazione coinvolge funzioni di

� acquisizione, manipolazione, trasferimento di informazioni� elaborazione di strategie� attuazione delle strategie elaborate

informazioni

comandi Azienda

Stabilimento

Cella

Macchina

Campo


Modello CIM: livello di campoÈ il livello più basso della gerarchia e comprende i componenti hardware che eseguono le attività di produzione e il loro controllo

� Sensori, attuatori, componenti dell’impianto� Intelligenza ridotta, ma crescente la tendenza di dotare sensori ed attuatori di

intelligenza dedicata al pre-processing dell’informazione e alla gestione di un’interfaccia di comunicazione

� È la sezione di ingresso/uscita sul processo per il livello superiore� Per fare ciò i dispositivi sono raggruppati in semplici sistemi di controllo

� Esempio: asservimento di posizione del motore di un giunto di un robot� Visto al livello superiore come un’attuatore virtuale

� Hw di controllo: dedicato, real time, sistemi digitali a microprocessore (controllori embedded)


Modello CIM: livello di macchinaGli elementi del livello di campo vengono raggruppati al livello superiore per formare gruppi di componenti atti a fornire una determinata funzionalità

� Es: macchina utensile o robot industriale� Questi componenti sono organizzati in sistemi di controllo

� Regolazione di variabili analogiche� Realizzazione sequenziale di operazioni� Es: livello di campo si controllano le posizioni dei singoli giunti, a livello di

macchina viene pianificato il movimento del robot nello spazio operativo e la sequenza delle azioni che deve effettuare

� Il controllo a livello di macchina viene visto come un attuatore virtuale dal livello superiore che lo utilizza per il coordinamento delle macchine

� Hw di controllo: dedicato, real time controllori logici programmabili e controllori embedded


Modello CIM: livello di cellaGli elementi del livello di macchina vengono raggruppati al livello superiore per formare celle di produzione

� una cella di produzione è un insieme di macchine interconnesse fisicamente da un sistema di trasporto e stoccaggio materiali e controllate in maniera coordinata in modo da portare a termine un ben definito processo produttivo

� I sistemi di controllo costituenti questo livello regolano e supervisionano il funzionamento coordinato di tutte le macchine facenti parte della cella

� Le operazioni svolte a questo livello sono analoghe a quelle del livello di macchina risultando soltanto più complesse

� Hw di controllo: dedicato, real time controllori logici programmabili e controllori embedded


Modello CIM: livello di stabilimentoRacchiude tutte le celle o le linee produttive facenti parte di un impianto industriale; riceve le istruzioni dal livello gestionale (planning, gestione degli ordini ecc.) e le attua sotto forma di piani operativi per la produzione.

� Il sistema di controllo a questo livello è costituito dal sistema di supervisione, controllo e acquisizione dati (Supervisory Control And Data Acquisition - SCADA)

� Le apparecchiature su cui sono implementate le piattaforme software sono tipicamente workstation con struttura client/server.

� Da questo livello in su i requisiti di elaborazione real time sono fortemente ridotti se non inesistenti.


Modello CIM: livello di aziendaÈ il livello più alto della gerarchia dove avvengono i processi gestionali di supporto a tutti i livelli inferiori.

� Non si parla più di sistema di controllo ma di sistema decisionale� L'infrastruttura software è implementata su workstation con struttura client/server

connesse al mainframe aziendale � Non esistono vincoli di tipo temporale.


Livelli di Controllo nell’architettura CIM


Sistema di controllo

Attuatori

Sensori

PlantSistemadi controllo

Comportamentodesiderato

misure

Azioni

SEGNALI ENERGIA

Il sistema di controllo è un sistema per la manipolazione delle informazioni !!!Il controllo è strettamente correlato con le informazioni

Esempio di controllo automatico L’automatica studia le azioni da effettuare in base alle misure


Gerarchia dei sistemi di controlloI sistemi di controllo che realizzano l'automazione dei vari livelli costituiscono una struttura gerarchica� Standard ANSI/ISA-S88.01-1995� Tre livelli:

�Controllo di campo�Controllo di procedure�Controllo di coordinamento


Gerarchia dei sistemi di controlloStandard ANSI/ISA-S88.01-1995� Controllo di campo: si colloca al livello di campo e

comprende i sistemi di controllo dei singoli componenti di campo. È esclusivamente di tipo continuo ed è implementato su dispositivi dedicati quali controllori embedded o schede dedicate al controllo di motori elettrici.

�Alta frequenza� Informazioni semplici�Vincoli real time


Gerarchia dei sistemi di controlloStandard ANSI/ISA-S88.01-1995� Controllo di procedure: si colloca ai livelli di macchina e di

cella della piramide CIM e riguarda il controllo di gruppi strutturati di componenti di campo.

� Continuo: si trova soprattutto a livello di macchina e riguarda il controllo di gruppi di variabili continue o funzioni più avanzate (es: tuning adattativo dei parametri per i sistemi di controllo di base)

� Logico: riguarda il coordinamento dei sistemi di campo sulla base della lista di operazioni sequenziali che compongono il programma di lavorazione

� Svolge anche funzioni più avanzate quali il monitoraggio delle prestazioni e la diagnostica e la gestione automatica dei malfunzionamenti.

� Solitamente implementato su schede dedicate o PC industriali e, per quanto riguarda il controllo logico, su controllori programmabili (PLC).

� Algoritmi più complessi di quelli del controllo di campo� Vincoli real time


Gerarchia dei sistemi di controlloStandard ANSI/ISA-S88.01-1995� Controllo di coordinamento: si pone a livello di

stabilimento nella piramide CIM e riguarda principalmente il coordinamento e la gestione delle varie celle di produzione

�manda in esecuzione, dirige o ferma i vari sistemi di controllo di procedure sulla base di algoritmi complessi e più orientati all'intelligenza artificiale ed ai sistemi esperti che al controllo automatico in senso stretto

�Es: decidere il volume della produzione ottimale mediante algoritmi di ottimizzazione

�Bassa frequenza di intervento�Dati strutturati�Nessun vincolo temporale


Gerarchia dei sistemi di controlloLivelli di controllo ANSI/ISA-S88.01-1995 e livelli CIM

Azienda

Stabilimento

Cella

Macchina

Campo

Controllo di coordinamento

Controllo di procedure

Controllo di campo

Gestione


Controllo di variabili logiche e continue

Gestione

Supervisione (SCADA)

Controllo

CampoControllo di variabili continue

Controllo di variabili logiche

Controllare a sequenza di operazioni usando informazioni logiche

Controllare l’andamento di variabili analogiche

usando informazioni digitali


Controllo logicoLe variabili logiche assumono valori in un insieme numerabile solitamente di cardinalità finita� Le variabili booleane sono variabili logiche {vero, falso},

{true, false}, {1, 0}� Altri esempi:

� Interruttore {ON,OFF}� Porta {Aperta, Chiusa}� Motore {In moto, Fermo}� ..

� Operazioni logiche:� AND� OR� NOT� …


Controllo logicoEsempio di controllo logico� Controllo del moto di un motore tramite il comando M

usando le informazioni provenienti dal sensore di prossimità P (fine corsa) e dal sensore di consenso C

� M deve attivarsi quando il consenso C è attivo e deve disattivarsi non appena il fine corsa P è attivo

� Controllo logico: M=C and not(P)� Realizzazione elettrica

C

P

MC Not(P)

M


Controllo di variabili continue� Variabili analogiche: variano con continuità nel tempo e nel valore

(variabili fisiche: temperatura, posizione, ecc.)� Il sistema di controllo è un sistema digitale, le informazioni sono

rappresentati da numeri binari (n bit)� Usando n bit si possono rappresentare 2n-1 valori

� Es: Con 2 bit: 010=002, 110=012, 210=102, 310=112

� Per rappresentare le variabili analogiche occorrerebbero infiniti bit� Segnali quantizzati: possono assumere solo un numero limitato di

valori separati dal cosiddetto zero-macchina� Il range di valori e lo zero-macchina individuano il numero di bit

� I sistemi digitali sono sincroni: possono evolvere solo in corrispondenza di particolari istanti di tempo individuati da un clock

� Segnali campionati: segnali analogici valutati solo ad istanti di tempo precisi separati da un tempo di campionamento

� Segnali digitali: segnali quantizzati e campionati codificati come numeri binari


Controllo di variabili continue

Segnale analogico

x(t)

t

Segnale quantizzato

t

xq(t)

Segnale digitale00101102

Tst

x(kTs)



Variabili analogichePotenza

Variabili digitaliInformazione

T

0110

0

T

0011

0

T

1110

1

Controllore digitale Attuatori

Sensori

Impianto

AD1001

AD1001


� problema� controllo della velocità di rotazione di un

tappeto per allenamento � velocità compresa tra 0.1 e 1 m/s

� specifiche� statiche

� precisione statica > 95%� errore a regime < 5%

� dinamiche� tempo di assestamento Ta5 < 20ms� risposta al gradino aperiodica


� disturbi presenti� disturbo di coppia impulsivo di 100Nm

sistema di misura• errore statico < 3%• rumore sovrapposto alla misura

spettro uniforme (rumore bianco) di intensità pari al ±±±±1% del segnale

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