Presentazione di un Progetto d`Esame - LAR
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Ingegneria e Tecnologie dei Sistemi di Controllo Presentazione di un Progetto d’Esame Titolo Progetto del Sistema di Controllo di una Slitta Meccanica azionata mediante un Motore Elettrico in Continua 2 Descrizione Motore DC Amplific. Switching slitta vite a ricircolazione di sfere Schema a blocchi Simulink disponibili nella pagina web del Prof. Rossi Î Azionamento DC da solo Î Sistema Completo 3 Dati Valori Nominali Rapporto riduzione: r = 10 R = 1 Ohm L =25 mH K = 1 Nm/A Jm = 0.015 kgm2 M = 400kg 4 Dati Incertezze Non è detto che tutti i valori dell’impianto siano uguali a quelli nominali… Î attenzione particolare ad R e L Il sistema di conversione del moto da rotatorio a traslatorio è stato modellato “nominalmente”con una sola costante “r” Î equivale ad assumere rigidità infinita Î campo di validità? 5 Dati Range Ammissibili per le variabili Posizione Slitta: -1.25 - 1.25 m (fine corsa) Î Limitazione di corrente a 50A Î posizione iniziale slitta: 0 la corrente non deve superare questo valore per tempi troppo lunghi altrimenti ci potrebbero essere problemi di temperatura Î intervento di protezioni sull’amplificatore switching Î non è una vera e propria saturazione Tensione di alimentazione motore: -150 , 150V Î Î saturazione dell’amplificatore AMPLIFICATORE SWITCHING CON FREQUENZA PWM SETTABILE ARBITRARIAMENTE NEL RANGE: 200Hz - 5kHz 6 Misure Disponibili Modello Azionamento DC Corrente di armatura Velocità di rotazione del rotore Modello Azionamento DC + riduttore/vite slitta Corrente di armatura Velocità del rotore Posizione e velocità della slitta 7 Misure Disponibili Ogni misura viene acquisita tramite Î Î SENSORE + CATENA ACQUISIZIONE: RANGE SENSORE FISSABILE ARBITRARIAMENTE USCITA CATENA ACQ.: (-10, +10)V FILTRO PRIMO ORDINE: GUADAGNO STATICO UNITARIO COSTANTE DI TEMPO FISSABILE ARBITRARIAMENTE Tutte le misure sono affette da rumore sull’uscita della catena di acquisizione 8 Input Input di controllo per il sistema considerato: percentuale di modulazione PWM (duty cycle) Î comando per l’amplificatore switching che alimenta il motore elettrico Î Range del comando: 0 - 1 Î Range di tensione: -150 - 150 V Î Corrispondenza lineare tra i due range: z 0 → -150V z 1 → 150V z 0.5 → 0V 9 Specifiche Moto tra 2 posizioni: -1.2 e 1.2 m Tempo di fermata nelle due posizioni: 0.5s (circa) Î a partire da quando si entra in range ±1% della posizione finale Minimizzare il tempo di transizione (compatibilmente con i vincoli “fisici”) tra le due posizioni Evitare l’urto contro i finecorsa Î attenzione all’overshoot Posizione di partenza: 0 m Î inizializzazione 10 Generalità sul Progetto Decidere quali misure utilizzare Decidere i range dei sensori Î Decidere le costanti di tempo di filtraggio sulle misure Î attenzione al filtraggio del rumore Decidere la struttura del controllo Î attenzione: il rumore è in tensione tipicamente struttura in cascata per azionamenti elettrici (analizzata in seguito) Progetto Controllore tempocontinuo Î Controllore Feedback Î Generatore di traiettorie e azioni in avanti (FeedForward) 11 Generalità sul Progetto Discretizzazione del Controllo Tempocontinuo Î SCELTA DEL TEMPO DI CAMPIONAMENTO Î SCELTA DELLA METODOLOGIA DI DISCRETIZZAZIONE Scelta della Frequenza di PWM: Î Î range 200Hz - 5kHz Attenzione: non è prevista sincronizzazione tra PWM e campionamento. (chiarito in seguito) 12 Consigli Azionamento Î Î Î Costruirsi modello e controllo dell’azionamento con parametri nominali Confronto con azionamento “reale” Aggiustare se necessario i parametri del regolatore, magari identificando i parametri “veri” dell’azionamento Considerare il sistema complessivo dopo aver realizzato il controllo dell’azionamento 13 Consigli ATTENZIONE: IL PROBLEMA NON E’ MOLTO DIFFICILE Î Non ci dovrebbe volere troppo tempo per risolverlo NON SERVE OTTENERE PRESTAZIONI “STRAORDINARIE” Î Importante portare un progetto con SCELTE MOTIVATE RELAZIONI SINTETICHE Î Punti chiave 14 Ingegneria e Tecnologie dei Sistemi di Controllo Presentazione di un Progetto d’Esame FINE
