Controllo dinamico

Il controllo dinamico è il ramo dell’automazione che sulla base dei valori imposti dal controllo cinematico, calcola il valore esatto della forza che l’attuatore devi imprimere al fine di ottenere i valori richiesti dal controllo cinematico.

Vedendo il controllo dinamico come una scatola chiusa, con delle entrate e delle uscite, presenta in ingresso i valori di riferimento inviati dal controllo cinematico e il valori attuali inviati dai sensori a bordo. In uscita abbiamo la forza da imprimere ai motori, il più delle volte il controllo dinamico prevede anche l’azionamento, il reparto che converte il valore di forza desiderata in corrente desiderata al fine di far muovere il motore adeguatamente.

Esistono svariate tipologie di controlli dinamici, durante la mia attività di ricerca ho sviluppato il controllo dinamico adattivo. Ma prima di parlare del controllo dinamico adattivo, voglio parlare del più comune dei controlli dinamici ovvero il controllo PID.

Il controllo PID, come annuncia la sigla, è composto da tre comparti proporzionale, integrativo e derivativo. Quindi facendo riferimento ai valori in ingresso del controllo viene calcolato l’errore di posizione, sottraendo il valore dei sensori a quello desiderato del controllo cinematico. Questo valore viene moltiplicato per un guadagno proporzionale, il suo valore derivato viene moltiplicato per il guadagno derivativo, ed infine l’errore calcolato viene utilizzato per la sommatoria dell’integrale moltiplicato anch’esso ad un guadagno integrativo.

La somma di tutti questi componenti va a generare l’uscita del controllo dinamico.

Il compito del controllista è quello di identificare i parametri dei guadagni. Nella pratica il guadagno derivativo è molto prossimo a zero, in quanto causa facilmente instabilità. Viene inserito un guadagno proporzionale importate e un guadagno integrativo minimo da permettere di raggiungere a regime un valore di errore prossimo a zero. Il calcolo dei guadagni viene effettuato mediante delle tecniche di controlli, ad esempio attraverso il calcolo dei zero-poli del sistema.

Il controllo PID è stato introdotto per far emergere la caratteristica fondamentale del controllo adattativo, il calcolo della forza desiderata viene effettuato sulla base di un sistema del secondo ordine generico, ed invece il controllo adattivo tiene conto del modello del sistema in questione, questo fa sì che il controllo è molto più veloce ad arrivare a regime, presenta ovviamente un costo computazionale maggiore.

Il controllo adattivo è un controllo model-based, come detto in precedenza, quindi prima di iniziare a studiare il controllo c’è bisogno di costruire il modello matematico del sistema in questione. Partendo dal presupposto che qualsiasi modello matematico ha delle approssimazioni dovute a questioni pratiche e di necessità della costruzione del modello stesso. L’idea è che il controllo adattivo “corregge” i parametri del modello matematico al fine di avere un errore prossimo a zero, da notare che vengono “corretti” solo i parametri che sono efficacemente eccitati dalla traiettoria impostata. Un aspetto fondamenta del controllo adattivo, è vero che i parametri vengono corretti, ma i valori dei parametri ottenuti non sono validi per la correzione del modello matematico, in altre parole è dimostrato che l’errore del valore reale dei parametri reali e quelli calcolati dal controllo adattivo non è uguale a zero. Fermo restanto l’efficacia di questo approccio di controllo.

In questo post ho spiegato brevemente il concetto del controllo dinamico, per una lettura più approfondita ti consiglio di visitare la mia pagina dedicata completamente alla ricerca, oppure se hai piacere puoi visitare il mio profilo Google Scholar.

E’ stato un piacere, vedere che sei arrivato fino alla fine di questo articolo, te ne sono grata, se hai bisogno di una consulenza oppure mi vuoi solo chiedere delle informazioni non esitate a contattarmi alla seguente mail.

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