DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO Dipartimento di Informatica e Sistemistica IL RUOLO DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO 2011-20012 Corso di AUTOMAZIONE 1

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO: ... 2

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

IL RUOLO DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO QUALE È L’APPROCCIO DA SEGUIRE PER SCEGLIERE UNA MODALITÀ DI CONTROLLO ? COME CARATTERIZZARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ? COME COLLEGARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ALLE PRESTAZIONI ? COME COLLEGARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO ALLA STRUTTURA DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE? IL RUOLO DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 4

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLE VARIABILI 5

POSSIBILI SCENARI A LIVELLO DI CAMPO MODALITÀ DI CONTROLLO POSSIBILI SCENARI A LIVELLO DI CAMPO APPARECCHIATURA CON EGUALE NUMERO DI VARIABILI DI FORZAMENTO E DI VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE OGNI VARIABILE DI FORZAMENTO MODIFICA UNA SOLA VARIABILE CONTROLLATA STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVRADIMENSIONATO 6

SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT u1 y1 G1(s) u2 y2 G2(s) u… y… G…(s) un yn Gn(s) CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE STANDARD EFFETTO DEL SOVRADIMENSIONAMENTO I FINI DEL CONTROLLO 7

SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT G11(s) u1 y1 + G21 (s) G12(s) + G22(s) u2 y2 INTERAZIONI DINAMICHE DI LIMITATA ENTITÀ FRA VARIABILI DI FORZAMENTO E VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA SOVR. COMPLESSO CON INTERAZIONI 8

SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO SISO SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT DISTURBI STRUTTURALI d1 d2 G21(s) + + G12(s) G11(s) u1 y1 G22(s) u2 y2 CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON REGOLATORE EVOLUTO MODELLAZIONE DELLE INTERAZIONI COME DISTURBI IN SISTEMI SOVR. 9

MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO MISO MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT G1(s) G2(s) + u1 y1 u2 u… y… G…(s) un yn Gn(s) CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE CONTROLLO LOCALE CON TECNICHE FUZZY CONROLLO MULTIPLE INPUT - SINGLE OUTPUT 10

MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO MIMO MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT OGNI VARIABILE DI FORZAMENTO INFLUENZA IN MANIERA SIGNIFICATIVA PIÙ DI UNA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE EGUALE NUMERO DI VARIABILI DI FORZAMENTO E VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO MULTIVARIABILE, NON SOVR. 11

MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO MIMO MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT DMCQ: QUADRATIC DYNAMIC MATRIX CONTROL IMC: INVERSE MODEL BASED CONTROL VARIABILI DI FORZAMENTO VARIABILI CONTROLLATE GPC: GENARAL PREDICTIVE CONTROL LQC: LINEAR QUADRATIC CONTROL QDMC - IMC - GPC APPLICATI A LIVELLO DI SUPERVISIONE LQC APPLICATO A LIVELLO DI CAMPO MODALITÀ DI CONTROLLO DI UN SISTEMA MULTIVARIABILE 12

POSSIBILE SCENARIO A LIVELLO DI GESTIONE MODALITÀ DI CONTROLLO POSSIBILE SCENARIO A LIVELLO DI GESTIONE OTTIMIZZAZIONE DELLA CONDUZIONE VARIABILI DI GESTIONE VARIABILI DI FORZAMENTO MODALITÀ DI CONTROLLO AL LIVELLO DI GESTIONE 13

DIFFUSIONE COSTO MIMO MISO MISO MIMO SISO SISO OTTIMIZZAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO DIFFUSIONE COSTO DI INGEGNERIZZAZIONE OTTIMIZZAZIONE OTTIMIZZAZIONE MIMO MISO MISO MIMO SISO SISO INDICAZIONI SULLA CONNESSIONE DIFFUSIONE-COSTO 14

DELLE CATENE DI CONTROLLO DI UNA CATENA DI CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO NUMERO DELLE CATENE DI CONTROLLO COSTO DI UNA CATENA DI CONTROLLO MULTIPLA REGOLATORE DEDICATO REGOLATORE DEDICATO SINGOLA REGOLATORE P I D REGOLATORE P I D INDICAZIONI SUL COSTO 15

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DEL MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 16

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 legge di controllo progettata in base alla conoscenza del modello nella dinamica dominante e nella dinamica secondaria ROBUSTE legge di controllo progettata in base alla conoscenza del modello nominale e del modello nella dinamica incerta FLESSIBILI legge di controllo progettata in base alla conoscenza del modello nominale e del modello nelle condizioni operative prevedibili CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 17

SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO EURISTICHE ELEMENTARI EVOLUTE FLESSIBILI ROBUSTE MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRA DIMENSIONATO CORRETTAMENTE DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 18

SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO CONDIZIONI ANOMALE PREVEDIBILI DISTURBI CONDIZIONI NOMINALI SISTEMA DA CONTROLLARE DINAMICA INCERTA DINAMICA SECONDARIA VARIABILE DI FORZAMENTO VARIABILE CONTROLLATA DINAMICA DOMINANTE STATICO APPROSSIMAZIONI NELLA MODELLAZIONE 19

VARIABILE CONTROLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE ATTUATORE & SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI CASUALI VARIABILE DI COMANDO DELL’ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA DINAMICA OSCILLATORIA tempo tempo DINAMICA MOLTO RAPIDA tempo DINAMICA RAPIDA VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 20

CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO MODALITÀ DI CONTROLLO CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE tempo DINAMICA SMORZATA tempo DINAMICA LENTA DINAMICA MOLTO LENTA tempo tempo DINAMICA INVERSA tempo RITARDO FINITO DT PRESENZA DI UNO ZERO A PARTE REALE POSITIVA VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 21

MODELLAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SUDDIVISIONE IN: 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 CARATTERIZZAZIONE DEL MODELLO DINAMICO - OSSERVABILITÀ 22

FORMULAZIONE DEL MODELLO MODALITÀ DI CONTROLLO FORMULAZIONE DEL MODELLO DOMINIO t - EQUAZIONI DIFFERENZIALI STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DOMINIO t - VARIABILI DI STATO STRUTTURA SEMPLICE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 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 23

INTRODUZIONE E INQUADRAMENTO MODALITÀ DI CONTROLLO 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 funzionamento variabile di forzamanto controllata variabile limite di validità del modello lineare punto di lavoro Y0 y = f(u) U0 LIMITI DI VALIDITÀ NELL’INTORNO DI UNA CONDIZIONE OPERATIVA 24

POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO POSSIBILE COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE ACCUMULO E TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA ACCUMULO DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA CONTROLLATA VARIABILE tempo CONTROLLATA VARIABILE tempo ACCUMULO DELL’ENERGIA IMMESSA O PRELEVATA CON DINAMICA INVERSA IMMISSIONE O PRELIEVO DI TUTTA L’ENERGIA ACCUMULATA CONTROLLATA VARIABILE tempo CONTROLLATA VARIABILE tempo CONDIZIONE OPERATIVA STATO DI QUIETE COMPORTAMENTO DINAMICO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 25

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE INFLUENZA DEI DISTURBI NELLA SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO 26

ATTUATORI E SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO D I S T U R B I PREVEDIBILI CASUALI EQUIVALENTI STRUTTURALI VARIABILI DI INTERVENTO VARIABILI DI USCITA ATTUATORI E SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI CONTROLLO VARIABILI CONTROLLATE SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE 27

VARIABILE DI CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO DP tempo PREVEDIBILI CASUALI DC tempo DE tempo EQUIVALENTI DS tempo STRUTTURALI tempo YO DY VARIABILE CONTROLLATA UO tempo DU VARIABILE DI CONTROLLO ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t) y(t) UO E YO INDIVIDUANO LE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI, IN ASSEN-ZA 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 ESCURSIO-NE UO ± . 5 DU . CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI 28

YO UO ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO PREVEDIBILI dP(t) tempo YO tempo y(t) tempo UO u(t) ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t) y(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. SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 29

ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO dP(t) tempo CASUALI EQUIVALENTI YO tempo y(t) UO tempo u(t) ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t) y(t) IN PRESENZA DI DISTURBI CASUALI ED EQUIVALENTI, IL VALORE NO-MINALE 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 SOLLECITAZIO-NE A CUI L’APPARATO PUÒ ESSERE SOTTOPOSTO SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 30

ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO dP(t) tempo CASUALI EQUIVALENTI tempo UO+ .5 DU u(t) tempo y(t) ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t) 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 31

ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO dP(t) tempo STRUTTURALI tempo y(t) tempo UO u(t) ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE u(t) 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 STRUT-TURALE RITORNA AD AVERE VALORE NULLO. SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO 32

K e-Ts 1 + t s MODALITÀ DI CONTROLLO y(t) u(t) SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRA DIMENSIONATO VARIABILE CONTROLLATA ATTUATORE RITARDO DI TEMPO FINITO u2(t) VARIABILE DI COMANDO DELL’ATTUATORE DISPOSITIVO DI MISURA RITARDO DI TEMPO FINITO MISURA DELLA VARIABILE CONTROLLATA K e-Ts 1 + t s RITARDI FINITI NELLA REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO 33

VARIABILE CONTROLLATA MODALITÀ DI CONTROLLO CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DISTUBI PREVEDIBILI E CASUALI ATTUATORE & SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILE DI COMANDO DELL’ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA NELL’INTORNO DELLA CONDIZIONE OPERATIVA PREFISSATA INSEGUIMENTO DI CONDIZIONI OPERATIVE VARIABILI DALLO STATO DI QUIETE AD UNA CONDIZIONE OPERATIVA tempo tempo tempo PRESTAZIONI CONDIZIONI OPERATIVE 34

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO 35

PRESTAZIONI CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO ATTUATORE MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO SISTEMA DA CONTROLLARE DI TIPO CONTINUO PRESTAZIONI DINAMICA INGRESSO-USCITA ANALOGICO DI TIPO CONTINUO ATTENUAZIONE DEI DISTURBI ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO DISPOSITIVO DI CONTROLLO ESCURSIONE FORZAMENTO ATTUATORE ON - OFF DIGITALE CONTROLLO A LIVELLO DI CAMPO 36

STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO MODALITÀ DI CONTROLLO CONDIZIONI OPERATIVE COMANDO DI ATTIVAZIONE DISTURBI PREVEDIBILI CASUALI SISTEMA DI CONTROLLO ANDAMENTO PREFISSATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISPOSITIVO DI MISURA MODALITÀ CONTROLLO DISTURBI SRUTTURALI ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE SISTEMA DA CONTROLLARE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO 37

ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO CORRENTE DI ALIMENTAZIONE POSIZIONE ANGOLARE DELLA TAVOLA ROTANTE VARIABILE DI CONTROLLO DISTURBO DI COPPIA VARIABILE CONTROLLATA AZIONAMENTO CON COMANDO DI COPPIA ROTORE DEL MOTORE GIUNTO ELASTICO TAVOLA ROTANTE -10 -20 modulo (dB) 10 100 1000 w (rad/sec) .5 t (sec) 1 .5 t (sec) 1 .5 t (sec) 1 .5 t (sec) 1 Dinamica dominante dell’attuatore Comportamento Istantaneo, lineare pulsazione 120 rad/sec smorzamento .02 ESEMPIO UN SISTEMA DA CONTROLLARE 38

CONTROLLO INDIRETTO DELLA COPPIA MODALITÀ DI CONTROLLO CORRENTE DI ALIMENTAZIONE POSIZIONE ANGOLARE DELLA TAVOLA ROTANTE VARIABILE DI CONTROLLO DISTURBO DI COPPIA VARIABILE CONTROLLATA AZIONAMENTO CON COMANDO DI COPPIA ROTORE DEL MOTORE GIUNTO ELASTICO TAVOLA ROTANTE 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 39

EFFETTO DELL’ELASTICITÀ DELL’ALBERO ELASTICO MODALITÀ DI CONTROLLO 1 10 100 1000 10000 -40 -30 -20 -10 w [rad/sec] modulo [dB] 1 .8 .6 .4 .2 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 t (sec) EFFETTO DELL’ELASTICITÀ DELL’ALBERO ELASTICO 40

RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA MODALITÀ DI CONTROLLO RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO (SWITCH ON/OFF) .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO A RAMPA LINEARE ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA 41

RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA MODALITÀ DI CONTROLLO RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO FILTRO PASSA-BASSO CON 2 POLI COINCIDENTI ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA 42

RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA MODALITÀ DI CONTROLLO RISPOSTA A GRADINO NEL CONTROLLO A CATENA APERTA .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) SENZA GENERATORE DEL RIFERIMENTO .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 1 t (sec) CON GENERATORE DEL RIFERIMENTO FILTRO DI BESSEL DEL SECONDO ORDINE ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA 43

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLA STRUTTURA DEL SISTEMA CONTROLLATO INIZIARE DAQUI !!! 44

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 45

SCELTO DAL COMMITTENTE SCELTO DAL PROGETTISTA MODALITÀ DI CONTROLLO STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO SCELTO DAL COMMITTENTE SCELTO DAL PROGETTISTA ASSEGNATO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO FINALITÀ DESIDERATE MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 46

SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORE SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE FINALITÀ DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE 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 47

CON VERIFICA DI VALIDITÀ MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA APERTA TRAMITE OPERATORE CON VERIFICA DI VALIDITÀ SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE FINALITÀ DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE TRAMITE OPERATORE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO PER RAGGIUNGERE LE PRE-STAZIONI DESIDERATE. LA VERIFICA DI VALIDITÀ È EFFETTATA TRAMITE OPPORTUNI DISPOSITIVI MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 48

CONTROLLO A CATENA APERTA SENZA ALCUNA VERIFICA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA APERTA SENZA ALCUNA VERIFICA TRAMITE UN DISPOSITIVO DI TIPO DEDICATO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE MODALITÀ DI INTERVENTO APPLICAZIONE DEGLI INTERVENTI PRESTABILITI TRAMITE UN DISPOSITIVO FINALITÀ DESIDERATE PRESTAZIONI: VIENE APPLICATA L’AZIONE DI INTERVENTO SENZA L’INTERVENTO DELL’OPERATORE E SENZA VERIFICA DI VALIDITÀ MODALITÀ DI CONTROLLO E SISTEMA DA CONTROLLARE 49

CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI ON/OFF MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO ON/OFF SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE SENSORE ON/OFF MODALITÀ DI INTERVENTO ON/OFF VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE ESEMPI CANCELLI ASCENSORI 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 50

CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUATORE ON/OFF MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUATORE ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE 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 ESEMPI CALDAIA SCALDINO 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 51

CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUARE ON/OFF MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE ATTUARE ON/OFF CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO ED ATTIVAZIONE DELLA PULSE WIDTH MODULATION SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI RIFERIMENTO FINALITÀ DESIDERATE CONFRONTO FRA LE FINALITÀ DESIDERATE E QUELLE OTTENUTE PULSE WIDTH MODULAZION + - PWM MODALITÀ DI INTERVENTO ON/OFF VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE TRAMITE TRASDUTTOTRI ESEMPI UPS INVERTER 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 52

CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE 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 ESEMPI REGOLATORI PID O DEDICATI 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 53

CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO A CATENA CHIUSA TRAMITE DISPOSITIVI DI TIPO CONTINUO CON VERIFICA DI VALIDITÀ DI TIPO CONTINUO 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 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 54

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO A CATENA APERTA 55

SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CONTROLLORE QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA DISTURBI PREVEDIBILI DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DISTURBI CASUALI VARIABILE DI CONTROLLO ALIMENTAZIONE IN POTENZA ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA 56

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DIRETTA DEI DISTURBI QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA CONTROLLORE DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DI CONTROLLO ATTUATORE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI CASUALI MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE DELL’EFFETTO SULLA VARIABILE CONTROLLATA + CONTROLLO A CATENA APERTA CON COMPENSAZIONE DEI DISTURBI 57

CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CON STIMA DELLA DERIVATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CATENA APERTA CON STIMA DELLA DERIVATA QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA CONTROLLORE DISPOSITIVO DI MISURA VARIABILE MISURATA RUMORE DI CONTROLLO ATTUATORE CONTROLLATA VARIABILE DI FORZAMENTO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI PREVEDIBILI CASUALI CALCOLO DELLA DERIVATA DELL’ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA + CONTROLLO A CATENA APERTA CON PREDITTORE 58

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO A CONTROREAZIONE 59

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE SCHEMA DI BASE QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA ANDAMENTO PREFISSATO DEL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISTURBI CASUALI VALORE PREFISSATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISTURBI PREVEDIBILI VARIABILE CONTROLLATA VALORE MISURATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA CONTROLLORE DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DELLA LEGGE DI CONTROLLO ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA + CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE ISTANTAEA 60

CONTROLLORE CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE + + MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON COMPESAZIONE DELL’EFFETTO DEI DISTURBI QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA ANDAMENTO PREFISSATO DEL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DELLA LEGGE DI CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA + DISTURBI PREVEDIBILI CASUALI CONTROLLORE + MISURA DEI DISTURBI E CALCOLO DELLA COMPENSAZIONE DEL LORO EFFETTO AGENDO SULLA VARIABILE DI CONTROLLO DELL’ATTUATORE CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON COMPENSAZIONE 61

CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON STIMA DELLA DERIVATA MODALITÀ DI CONTROLLO CONTROLLO LOCALE A CONTROREAZIONE CON STIMA DELLA DERIVATA QUADRO DI COMANDO DI UN APPARATO O DI UN IMPIANTO COMANDO DI AVVIAMENTO O FERMATA 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 CASUALI CONTROLLORE + CALCOLO DELLA DERIVATA DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA CONTROLLO A CONTROREAZIONE CON PREDITTORE 62

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE CRITERI PER LA SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO 63

SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DEL SISTE-MA DA CONTROLLARE CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO 64

SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO CARATTERIZZAZIONE DELLE CONDIZIONI OPERATIVE PREVEDIBILI DEL SISTEMA CONTROLLATO CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO 65

SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO FINALITÀ DA RAGGIUNGERE CON L’AZIONE DI CONTROL-LO E RELATIVE PRESTAZIONI DESIDERATE QUALITATIVE E QUANTITATIVE DEL SISTEMA CONTROLLATO Errore a regime Tempo di assestamento Sovraelongazione percentuale Pulsazione di risonanza Picco alla risonanza Banda passante CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO 66

SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO SCELTA DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO E DELLA RELA-TIVA ARCHITETTURA DEL SISTEMA CHE RENDE OPERATI-VA L’AZIONE DI CONTROLLO SCELTA DELLA LEGGE DI CONTROLLO E PROCEDURE PER IL CALCOLO DEI RELATIVI PARAMETRI VERIFICHE DI VALIDITÀ DELLA LEGGE DI CONTROLLO IN RELAZIONE AL VALORE DEI SUOI PARAMETRI E DEI PARA-METRI FISICI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO 67