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Dipartimento di Informatica e Sistemistica Strumentazione Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO 2012-2013 Corso di AUTOMAZIONE 1 (Lezione del Prof.

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1 Dipartimento di Informatica e Sistemistica Strumentazione Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO Corso di AUTOMAZIONE 1 (Lezione del Prof. ALESSANDRO DE CARLI)

2 REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE 2 STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO: 1.CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 2.INFLUENZA DEI DISTURBI E DEGLI INGRESSI

3 SISTEMA DA CONTROLLARE STRUMENTAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO 3 DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

4 4 CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLE VARIABILI REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

5 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 VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE MODALITÀ DI CONTROLLO

6 6 CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT u1u1 y1y1 G 1 (s) u2u2 y2y2 G 2 (s)u…u… y…y… G … (s)unun ynyn G n (s) CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE STANDARD EFFETTO DEL SOVRADIMENSIONAMENTO I FINI DEL CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO

7 7 CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT u1u1 y1y1 u2u2 y2y2 INTERAZIONI DINAMICHE DI LIMITATA ENTITÀ FRA VARIABILI DI FORZAMENTO E VARIABILI CONTROLLATE G 22 (s) G 12 (s) G 21 (s) + G 11 (s) STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVR. COMPLESSO CON INTERAZIONI MODALITÀ DI CONTROLLO

8 CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT u1u1 y1y1 u2u2 y2y2 CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE EVOLUTO G 22 (s)G 11 (s) + G 12 (s) + G 21 (s) + + d1d1 d2d2 DISTURBI STRUTTURALI 8 MODELLAZIONE DELLE INTERAZIONI COME DISTURBI IN SISTEMI SOVR. MODALITÀ DI CONTROLLO

9 9 CONTROLLO MISO MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT u1u1 u2u2 u…u… y…y… G … (s)unun ynyn G n (s) CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE y1y1 G 1 (s) G 2 (s) + + CONTROLLO LOCALE CON TECNICHE FUZZY CONTROLLO MULTIPLE INPUT - SINGLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO

10 10 CONTROLLO MIMO MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT OGNI VARIABILE DI FORZAMENTO INFLUENZA IN MANIERA SIGNIFICATIVA PIÙ DI UNA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO MULTIVARIABILE, NON SOVR. MODALITÀ DI CONTROLLO

11 11 CONTROLLO MIMO MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT QDMC - IMC - GPC APPLICATI A LIVELLO DI SUPERVISIONE DMCQ: Q UADRATIC D YNAMIC MATRIX C ONTROL VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE IMC: I NVERSE M ODEL BASED C ONTROL GPC: G ENERAL P REDICTIVE C ONTROL LQC: L INEAR Q UADRATIC C ONTROL LQC APPLICATO A LIVELLO DI CAMPO MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN SISTEMA MULTIVARIABILE MODALITÀ DI CONTROLLO

12 12 POSSIBILE SCENARIO A LIVELLO DI GESTIONE OTTIMIZZAZIONE DELLA CONDUZIONE VARIABILI DI GESTIONE VARIABILI DI FORZAMENTO MODALITÀ DI CONTROLLO AL LIVELLO DI GESTIONE MODALITÀ DI CONTROLLO

13 13 SISO MISO MIMO OTTIMIZZAZIONE DIFFUSIONE MISO MIMO OTTIMIZZAZIONE SISO COSTO DI INGEGNERIZZAZIONE INDICAZIONI SULLA CONNESSIONE DIFFUSIONE-COSTO MODALITÀ DI CONTROLLO

14 14 NUMERO DELLE CATENE DI CONTROLLO COSTO DI UNA CATENA DI CONTROLLO MULTIPLA SINGOLA REGOLATORE P I D REGOLATORE DEDICATO REGOLATORE DEDICATO REGOLATORE P I D MODALITÀ DI CONTROLLO INDICAZIONI SUL COSTO

15 15 CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DEL MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

16 16 MODALITÀ DI CONTROLLO CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO EURISTICHE ELEMENTARIEVOLUTEFLESSIBILIROBUSTE MODALITÀ DI CONTROLLO 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 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

17 17 MODALITÀ DI CONTROLLO DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO EURISTICHE ELEMENTARI EVOLUTE FLESSIBILI ROBUSTE MODALITÀ DI CONTROLLOSISTEMA DA CONTROLLARE SOVRA DIMENSIONATO CORRETTAMENTE

18 CONDIZIONIANOMALEPREVEDIBILI CONDIZIONI NOMINALI APPROSSIMAZIONI NELLA MODELLAZIONE SISTEMA DA CONTROLLARE DINAMICA INCERTA VARIABILE DI FORZAMENTO DINAMICA SECONDARIA DINAMICA DOMINANTE VARIABILE CONTROLLATA DISTURBI 18 MODALITÀ DI CONTROLLO STATICO

19 tempo DINAMICA RAPIDA tempo DINAMICA MOLTO RAPIDA CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE ATTUATORE & SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI VARIABILE DI COMANDO DELLATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA DINAMICA OSCILLATORIA tempo VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 19 MODALITÀ DI CONTROLLO

20 tempo DINAMICA LENTA DINAMICA MOLTO LENTA tempo DINAMICA SMORZATA VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 20 CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE tempo RITARDO FINITO tempo DINAMICA INVERSA T MODALITÀ DI CONTROLLO PRESENZA DI UNO ZERO A PARTE REALE POSITIVA

21 - 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; MODALITÀ DI CONTROLLO - RAGGIUNGIBILITÀ - OSSERVABILITÀ

22 FORMULAZIONE DEL MODELLO DOMINIO t - EQUAZIONI DIFFERENZIALI STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA SISO DOMINIO s FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI DI TIPO CONTINUO DOMINIO t - VARIABILI DI STATO STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA MISO/MIMO CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO 22 DOMINIO STRUTTURA COMPLESSA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DOMINIO z FORMULAZIONE ASTRATTA NELLE VARIABILI CAMPIONATE MODALITÀ DI CONTROLLO

23 LIMITI DI VALIDITÀ NELLINTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA 23 MODELLO DINAMICO NELLINTORNO 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 LAFFIDABILITÀ DEL MODELLO y = f(u) punto di lavoro Y0Y0 U0U0 limite di funzionamento limite di validità del modello lineare variabile di forzamanto variabile controllata INTRODUZIONE E INQUADRAMENTOMODALITÀ DI CONTROLLO

24 COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 24 POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILE CONTROLLATA tempo ACCUMULO DELLENERGIA IMMESSA O PRELEVATA ACCUMULO E TRASFORMAZIONE DELLENERGIA IMMESSA O PRELEVATA ACCUMULO DELLENERGIA IMMESSA O PRELEVATA CON DINAMICA INVERSA VARIABILE CONTROLLATA tempo VARIABILE CONTROLLATA tempo MODALITÀ DI CONTROLLO

25 25 INFLUENZA DEI DISTURBI NELLA SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

26 SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 26 ATTUATORI E SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI INTERVENTO VARIABILI DI USCITA VARIABILI DI CONTROLLO VARIABILI CONTROLLATE D I S T U R B I PREVEDIBILISTRUTTURALICASUALIEQUIVALENTI MODALITÀ DI CONTROLLO

27 P tempo PREVEDIBILI tempo YOYO Y VARIABILE CONTROLLATA UOUO tempo U VARIABILE DI CONTROLLO ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t)y(t) U O E Y O INDIVIDUANO LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI, IN ASSEN- ZA DI DISTURBI. I x RAPPRESENTANO I CAMPI DI ESCURSIONE. IL FORZAMENTO u(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO DI ESCURSIO- NE U O ±. 5 U. LA VARIABILE CONTROLLATA y(t) DEVE RIMANERE ENTRO IL CAMPO DI ESCURSIONE Y O ±. 5 Y QUANDO AGISCONO I DISTURBI. S tempo STRUTTURALICASUALI C tempo E EQUIVALENTI 27 CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI MODALITÀ DI CONTROLLO

28 PREVEDIBILI d P (t) tempo UOUO u(t) IL SISTEMA DA CONTROLLARE È SOVRADIMENSIONATO QUANDO LA VARIABILE CONTROLLATA y(t) RIMANE ENTRO UN CAMPO DI ESCUR- SIONE Y O ±. 5 Y O IN CORRISPONDENZA DI UN DISTURBO PREVEDIBI- LE DI AMPIEZZA.5 d P, MENTRE LA VARIABILE DI FORZAMENTO RIMANE FISSA A U 0. YOYO tempo y(t) SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 28 ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t)y(t) MODALITÀ DI CONTROLLO

29 d P (t) tempo CASUALI EQUIVALENTI YOYO tempo y(t) UOUO tempo u(t) IL TEMPO DI RIPRISTINO È CONDIZIONATO DALLE DIMENSIONI FISICHE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE, DALLA MASSIMA ESCURSIONE U DELLA VARIABILE DI FORZAMENTO E DALLA MASSIMA SOLLECITAZIO- NE A CUI LAPPARATO PUÒ ESSERE SOTTOPOSTO IN PRESENZA DI DISTURBI CASUALI ED EQUIVALENTI, IL VALORE NO- MINALE Y O DELLA VARIABILE CONTROLLATA VIENE RIPRISTINATO AGENDO SULLA VARIABILE DI FORZAMENTO u(t) SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 29 ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t)y(t) MODALITÀ DI CONTROLLO

30 tempo y(t) tempo U O +.5 U 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 CASUALI EQUIVALENTI SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 30 ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t)y(t) MODALITÀ DI CONTROLLO

31 tempo UOUO u(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) SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 31 ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t)y(t) MODALITÀ DI CONTROLLO

32 ATTUATORE u 2 (t ) VARIABILE DI COMANDO DELLATTUATORE RITARDO DI TEMPO FINITO DISPOSITIVO DI MISURA y(t) u(t) SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRA DIMENSIONATO VARIABILE CONTROLLATA RITARDO DI TEMPO FINITO K e - s 1 + s MISURA DELLA VARIABILE CONTROLLATA RITARDI FINITI NELLA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO 32 MODALITÀ DI CONTROLLO

33 CONDIZIONI OPERATIVE 33 CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE ATTUATORE & SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI E CASUALI VARIABILE DI COMANDO DELLATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA NELLINTORNO DELLA CONDIZIONE OPERATIVA PREFISSATA tempo PRESTAZIONI DALLO STATO DI QUIETE AD UNA CONDIZIONE OPERATIVA tempo INSEGUIMENTO DI CONDIZIONI OPERATIVE VARIABILI tempo MODALITÀ DI CONTROLLO REGIME PERMANENTE REGIME TRANS. & PERMANENTE REGIME TRANSITORIO

34 34 INFLUENZA DEGLI INGRESSI SULLA MODALITÀ DI CONTROLLO REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

35 SISTEMA DI CONTROLLO ANDAMENTO PREFISSATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISPOSITIVO DI MISURA MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE CONDIZIONI OPERATIVE 35 COMANDO DI ATTIVAZIONE DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI DISTURBI SRUTTURALI ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO MODALITÀ DI CONTROLLO

36 36 VARIABILE DI CONTROLLO CORRENTE DI ALIMENTAZIONE TAVOLA ROTANTE VARIABILE CONTROLLATA GIUNTO ELASTICO GIUNTO ELASTICO POSIZIONE ANGOLARE DELLA TAVOLA ROTANTE 0.5t (sec) t (sec) t (sec) t (sec) 0 1 AZIONAMENTO CON COMANDO DI COPPIA ROTORE DEL MOTORE DISTURBO DI COPPIA modulo (dB) (rad/sec) ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO pulsazione 120 rad/sec smorzamento.02 Dinamica dominante dellattuatore Comportamento Istantaneo, lineare

37 37 VARIABILE DI CONTROLLO CORRENTE DI ALIMENTAZIONE TAVOLA ROTANTE VARIABILE CONTROLLATA GIUNTO ELASTICO GIUNTO ELASTICO POSIZIONE ANGOLARE DELLA TAVOLA ROTANTE AZIONAMENTO CON COMANDO DI COPPIA ROTORE DEL MOTORE DISTURBO DI COPPIA MISURA DELLA CORRENTE PER IL CONTROLLO INDIRETTO DELLA COPPIA MISURA DELLA VELOCITÀ PER IL CONTROLLO DELLAZIONAMENTO MISURA DELLA POSIZIONE PER IL CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE VARIABILI INTERNE E VARIABILE CONTOLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO

38 [rad/sec] modulo [dB] t (sec) EFFETTO DELLELASTICITÀ DELLALBERO ELASTICO MODALITÀ DI CONTROLLO

39 39 ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA t (sec) t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO (SWITCH ON/OFF) RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO A RAMPA LINEARE MODALITÀ DI CONTROLLO

40 40 ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA t (sec) t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO FILTRO PASSA-BASSO CON 2 POLI COINCIDENTI MODALITÀ DI CONTROLLO

41 41 ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA t (sec) t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO FILTRO DI BESSEL DEL SECONDO ORDINE MODALITÀ DI CONTROLLO

42 42 CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLA STRUTTURA DEL SISTEMA CONTROLLATO REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

43 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

44 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 44 MODALITÀ DI CONTROLLO SCELTO DAL PROGETTISTA SCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO FINALITÀ DESIDERATE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

45 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 45 MODALITÀ DI CONTROLLO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORE SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA LAZIONE DI INTERVENTO SOLO QUANDO È RICHIESTO E SENZA EFFETTUARE NESSUNA VERIFICA DI VALIDITÀ

46 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 46 MODALITÀ DI CONTROLLO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE CONTROLLO A CATENA APERTA SENZA ALCUNA VERIFICA TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI PRESTABILITI TRAMITE UN DISPOSITIVO PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA LAZIONE DI INTERVENTO SENZA LINTERVENTO DELLOPERATORE E SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ

47 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 47 MODALITÀ DI CONTROLLO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORE CON VERIFICA DI VALIDITÀ MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA LAZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRE- STAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA OPERATORE

48 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 48 MODALITÀ DI CONTROLLO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE CONTROLLO A CATENA APERTA SENZA ALCUNA VERIFICA TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI PRESTABILITI TRAMITE UN DISPOSITIVO PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA LAZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRE- STAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA DA OPERATORE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE

49 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 49 MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO ON/OFF VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE SENSORE ON/OFF MODALITÀ DI INTERVENTO ON/OFF VALUTAZIONE DEL RISULTATO ON/OFF VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UNAZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON VERIFICA DI TIPO ON/OFF DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE ESEMPI CANCELLI ASCENSORI

50 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 50 MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUATORE ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE TRASDUTTOTRI MODALITÀ DI INTERVENTO ON/OFF CONFRONTO FRA LE FINALITÀ DESIDERATE E QUELLE OTTENUTE VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UNAZIONE DI INTERVENTO DI TIPO ON/OFF CON VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE + - ESEMPI CALDAIA SCALDINO

51 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 51 MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUARE ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO ED ATTIVAZIONE DELLA PULSE WIDTH MODULATION MODALITÀ DI INTERVENTO ON/OFF CONFRONTO FRA LE FINALITÀ DESIDERATE E QUELLE OTTENUTE VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI 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 VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE TRASDUTTOTRI + - PULSE WIDTH MODULAZION PWM ESEMPI UPS INVERTER

52 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 VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE TRASDUTTOTRI MODALITÀ DI INTERVENTO DI TIPO CONTINUO CONFRONTO FRA LE FINALITÀ DESIDERATE E QUELLE OTTENUTE VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA UNAZIONE DI INTERVENTO DI TIPO CONTINUO CON VERIFICA DI TIPO CONTINUO DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE + - ESEMPI REGOLATORI PID O DEDICATI

53 MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 53 MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO PRESTAZIONI: INSEGUIRE LANDAMENTO DELLA VARIABILE DI RIFERIMENTO CON MINIMO SCOSTAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE + - azione di controllo di tipo statico azione di controllo di tipo dinamico in grado di ottenere tramite la modalità di controllo scostamento: nullo fra landamento di tipo costante delle variabili di riferimento e quello delle variabili controllate; minimo fra landamento delle variabili di riferimento e quello delle variabili controllate.

54 54 MODALITÀ DI CONTROLLO A CATENA APERTA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

55 CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DI MISURA VARIABILE DI CONTROLLO ALIMENTAZIONE IN POTENZA ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA 55 QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLORE

56 CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DIRETTA DEI DISTURBI QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE DELLEFFETTO SULLA VARIABILE CONTROLLATA + + DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DI MISURA VARIABILE DI CONTROLLO ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI 56 CONTROLLORE

57 CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CON STIMA DELLA DERIVATA CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE 57 DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DI MISURA VARIABILE DI CONTROLLO ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO CALCOLO DELLA DERIVATA DELLANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA + + ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLORE

58 58 MODALITÀ DI CONTROLLO A CONTROREAZIONE REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

59 CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE SCHEMA DI BASE VARIABILE CONTROLLATA VALORE PREFISSATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI VALORE MISURATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE ISTANTAEA 59 QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DELLA LEGGE DI CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA + ANDAMENTO PREFISSATO DEL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLORE

60 ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DELLA LEGGE DI CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA + DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON COMPESAZIONE DELLEFFETTO DEI DISTURBI CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE DEL LORO EFFETTO AGENDO SULLA VARIABILE DI CONTROLLO DELLATTUATORE QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA ANDAMENTO PREFISSATO DEL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLORE

61 CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON STIMA DELLA DERIVATA CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE 61 QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA + CALCOLO DELLA DERIVATA DELLANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA ANDAMENTO PREFISSATO DEL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DELLA LEGGE DI CONTROLLO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA + DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI CONTROLLORE MODALITÀ DI CONTROLLO

62 62 MODALITÀ DI CONTROLLO NEI SISTEMI DI AUTOMAZIONE REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE

63 63 ELABORAZIONE DEI DATI E DELLE INFORMAZIONI REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE ELEMENTI SINGOLI DISPOSITIVI APPARATI IMPIANTI ESERCIZIO SISTEMA DI PRODUZIONE ELABORAZIONE DEI DATI E DELLE INFORMAZIONI

64 64 LE AZIONI DI CONTROLLO IN UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE S T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N E GESTIONE CONTROLLO MANUALE AUTOMATICO CONDUZIONE SUPERVISIONE COORDINAMENTO ESERCIZIO PIANIFICAZIONE BASE DI DATI

65 IL RUOLO DEL PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) PROBLEMATICHE 65 SISTEMA CONTROLLATO COMPLESO VARIABILI DI COMANDO VARIABILI DI CONTROLLO VARIABILI DI CONDUZIONE VARIABILI DI GESTIONE VARIABILI CONTROLLATE GESTIONE CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI CONTROLLO COORDINAMENTO CAMPO GESTIONE DEL SISTEMA EVENTI ESTERNI CALCOLATORE DI PROCESSO PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER CALCOLATORE DI PROCESSO PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER CALCOLATORE DI PROCESSO PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER CALCOLATORE DI PROCESSO D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM

66 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma – FINALITÀ DEL SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO COMANDI DI AVVIAMENTO VARIABILI DI ATTIVAZIONE VARIABILI DI GESTIONE IMPIANTI DI UNA UNITÀ PRODUTTIVA MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE E DELLE VARIABILI INTERNE ED ESTERNE 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 VARIABILI DI INTERVENTO CONDIZIONI OPERATIVE PRESCELTE RILEVAZIONE EVENTI

67 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma – ELEMENTO SINGOLO DA CONTROLLARE VARIABILI DI USCITA VARIABILI DI INGRESSO DISTURBI VARIABILI DI STATO ELEMENTO SINGOLO CONTROLLATO VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI RIFERIMENTO = IMMISSIONE / SOTTRAZIONE DI ENERGIA = ACCUMULO DI ENERGIA = INFORMAZIONE VARIABILI INTERNE

68 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma –

69 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma – ELEMENTO SINGOLO CONTROLLATO VARIABILI CONTROLLATEVARIABILI DI RIFERIMENTO APPARATO CONTROLLATO VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI COMANDO VARIABILI ESTERNE VARIABILI INTERNE COMANDI DI ATTIVAZIONE (o AVVIAMENTO)

70 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma –

71 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma – APPARATO CONTROLLATO VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI COMANDO VARIABILI ESTERNE VARIABILI INTERNE COMANDI DI ATTIVAZIONE IMPIANTO CONTROLLATO VARIABILI DI CONDUZIONE VARIABILI ESTERNE VARIABILI INTERNE COMANDI DI ATTIVAZIONE

72 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma –

73 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma – IMPIANTO CONTROLLATO VARIABILI DI CONDUZIONE VARIABILI ESTERNE VARIABILI INTERNE COMANDI DI ATTIVAZIONE SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO VARIABILI DI GESTIONE VARIABILI ESTERNE VARIABILI INTERNE

74 Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea: Insegnamento: Docente: INGEGNERIA AUTOMAZIONE II PROF: ALESSANDRO DE CARLI DR. VINCENZO SURACI SAPIENZA - Universit à di Roma – Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti (DIS) Via Ariosto Roma –


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