Presentazione di PowerPoint

Controllo
Intelligente
di
Laminatoi
Autore: Giacomo Poli
1
Introduzione
Verrà presentato il lavoro svolto per
migliorare la qualità del processo
di laminazione, questo riveste
grande importanza all’interno di
un’azienda siderurgica.
Autore: Giacomo Poli
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Argomenti Trattati





Modellizzazione del Laminatoio
Controllo del Laminatoio
Implementazione Matlab
Interfaccia Grafica
Esempi di Simulazioni
Autore: Giacomo Poli
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Modellizzazione
del
Laminatoio



Modello del Laminatoio
Modello Attuatori
Implementazione Matlab
Autore: Giacomo Poli
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Modello del Laminatoio
Il modello è diviso in:
 Azionamento elettrico
 Sistema meccanico
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Modello del Laminatoio
 Per l’Azionamento elettrico la coppia
motrice necessaria viene fornita da un motore
in corrente continua controllato mediante la
tensione di armatura
 Il Sistema meccanico costituito dal motore,
organi di trasmissione ed i cilindri, è
schematizzato con due volani con momenti
d’inerzia J1 e J2 collegati da un all’unga con
rigidezza torsionale K
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Modello del Laminatoio
Coppia motrice
Tm  kmi
Coppia resistente
Tr  Pmbmld a
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Modello Attuatori

Modello del motore
j
d
  F   kmi  Tm
dt
di
L   km   Ri  v
dt
d

dt
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Modello Simulink del Motore
Autore: Giacomo Poli
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Modello Simulink del
Laminatoio
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Controllo del Laminatoio




Controllo Velocità
Controllo di Corrente
Controllo di Tensione
Implementazione Matlab
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Controllo Velocità
Reference Speed
1
omega_rif
2
omega_altro
motor
Kdif f
1
i_rif
P.I.
3
omega_motor
Saturation
P.I.
Controller
Real Speed
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Controllo Corrente
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Tensione
Autore: Giacomo Poli
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Strategie di Controllo
Controllo Indipendente
Controllo Combinato
Controllo Combinato a Struttura
Variabile
Controllo Combinato con Osservatore
Controllo Combinato con osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno ad anello
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Controllo Indipendente
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato a
Struttura Variabile
Implementazione di un regolatore VS-PI
C ( s) 
Kp
Ki
1

K1 pc 
Ki
e s 1 1
C ( s) 
 ce
s 1  ci e 2
1  c p
e
2
i
p
Segnale di uscita del controllore:
e()
u(t ) 
 Ki 
d
2
1  c pe(t ) 0 1  ci e ()
Kc e(t )
t
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Controllo Combinato a
Struttura Variabile
L’azione
proporzionale
passa
con
regolarità da una azione tipo relè, nel caso
di segnale di errore molto grande, ad una
classica azione proporzionale per piccoli
valori dell’errore.
L’azione
integrale viene in pratica
bloccata se l’errore è molto alto, mentre è
operativa per bassi valori dell’errore.
Il fenomeno del wind-up(saturazione
attuatori) risulta eliminato in modo naturale
con l’adozione del regolatore VS-PI.
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Controllo Combinato a
Struttura Variabile
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato
con Osservatore
Introducendo un osservatore si ha uno
smorzamento energetico delle oscillazioni
torsionali tra rotore e rullo dovute alle
elasticità delle allunghe, mediante un
segnale di reazione costituito dalla derivata
della coppia torsionale stimata a partire dalla
conoscenza della velocità del rotore e dalla
corrente del motore.
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Controllo Combinato
con Osservatore
Implementazione dell’osservatore:
sJ11  Tm  k   sa k 
sJ11  k   Tr ;
Cm Cr

J1 J 2

;
a k
1 1
2
s 
 k(  )
J1
J1 J 2
Il massimo smorzamento si ha per:
J1
J1
a  2
(1  )
k
J2
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Controllo Combinato
con Osservatore
sJ11  Tm  k   sa k 
J1
J1
a  2
(1  )
k
J2
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Controllo Combinato con Osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
L’innovazione sta nel considerare il Laminatoio
come un sistema a due masse tenendo conto della
coppia torsionale tra il motore ed il carico dovuta
alle piccole torsioni compiute dall’allunga.
Inoltre si considera non solo la
frequenza di risonanza del
sistema ma anche il rapporto di
risonanza:
l
R

Dove l rappresenta la
frequenza di antirisonanza
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Controllo Combinato con Osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
L’osservatore del disturbo applicato al sistema a
due masse stima la coppia torsionale ku  che è
reazionata dal motore, tale stima viene poi filtrata
da un filtro passa basso, il guadagno di anello
smorza l’effetto delle vibrazioni della risonanza
meccanica.
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Controllo Combinato con Osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
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Interfaccia Grafica




Utilizzo GUIDE in ambiente Matlab
Impostazione del Laminatoio
Simulazione
Visualizzazione risultati
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GUIDE in Matlab® 6.5
Per la creazione dell’interfaccia grafica
si è utilizzato l’ambiente di sviluppo
GUIDE presente in Matlab 6.5.
Interfaccia:
• Impostazione del Laminatoio
• Simulazione
• Verifica Risultati
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Impostazione del Laminatoio
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29
Errore WorkSpace
Autore: Giacomo Poli
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Parametri Laminatoio
Autore: Giacomo Poli
31
Parametri Bramma
Autore: Giacomo Poli
32
Parametri del Controllo
Autore: Giacomo Poli
33
Simulazione
Autore: Giacomo Poli
34
Visualizzazione Risultati
Autore: Giacomo Poli
35
Visualizzazione Risultati
Autore: Giacomo Poli
36
Visualizzazione Risultati
Autore: Giacomo Poli
37
Simulazioni





Controllo Indipendente
Controllo Combinato
Controllo Combinato a Struttura Variabile
Controllo Combinato con Osservatore
Controllo Combinato con Osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno ad anello
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Controllo Indipendente
Valori di K:
KPs  4300
KPc  0.1453
KIs  215
KIc  1.3643
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato
Valori di K:
KPs  4300
KPc  0.1453
KIs  215
KIc  1.3643
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato a Struttura
Variabile
Valori di K: KPs  4300 KPc  0.1
KIs  215 KIc  0.227
Ci  0.01
Autore: Giacomo Poli
41
Controllo Combinato con
Osservatore
Valori di K:
KPs  4300
KPc  0.484
KIs  215
KIc  4.545
Autore: Giacomo Poli
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Controllo Combinato con Osservatore del
disturbo, filtro quasi derivativo e guadagno di
anello
Valori di K:
KPs  4300 KPc  0.1453
KIs  215
KIc  1.3643
Td  5
Autore: Giacomo Poli
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