PresentazioniProgetti - LAR

Controlli Automatici LB
Presentazione progetti
Matteo Sartini
DEIS-Università di Bologna
Tel. 051 2093872
Email: [email protected]
URL: www-lar.deis.unibo.it/people/msartini/
Introduzione
Tre tipologie differenti
Prima
tipologia
Problematiche derivanti dalla presenza di poli
complessi e coniugati
Seconda tipologia
Progetto eseguito mediante uno schema di controllo
in cascata
Terza tipologia
Problematiche relative alla presenza di rumore a
basse frequenze
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Prima tipologia
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Prima tipologia
4
Prima tipologia
5
Prima tipologia
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Prima tipologia
Progetto del regolatore statico:
Specifiche
statiche:
A,F : errore a regime nullo in presenza di riferimento a
gradino e disturbo sull’uscita a gradino.
B,G: errore a regime nullo in presenza di riferimento a
gradino e disturbo sull’uscita.
B,G: attenuazione di un disturbo sinusoidale sull’uscita
superiore a 30 volte con disturbo a frequenza 0.1
rad/sec
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Prima tipologia
Progetto del regolatore statico.
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Prima tipologia: Progetto regolatore statico
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Prima tipologia
Progetto del regolatore dinamico:
Specifiche
dinamiche:
A, B, C, F: massima sovraelongazione della risposta al
gradino di riferimento inferiore al 5%.
A, B, F, G: Tempo di assestamento al 2% (F, G) o 5%
(A, B) della risposta al riferimento a gradino inferiore a
0.5s (A), 0.6s (B), 0.8s (F), 0.8s (G)
A, B, C, F: margine di fase superiore a 40° (A, B) o 45°
(F, G) per garantire la robustezza.
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Prima tipologia: regolatore dinamico
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Prima tipologia
Progetto del regolatore dinamico:
Analisi
dell’impiego di possibili schemi di controllo
avanzato.
Analisi delle specifiche sulle funzioni di anello in funzione
delle strategie adottate.
Analisi e sintesi del regolatore mediante gli scenari di
riferimento.
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Prima tipologia
Rumore di misura
Attenzione
al guadagno del regolatore ad alte frequenze
(frequenze del rumore)
Studio della Q(S)
Scelta di strategie per limitare effetti del rumore
Poli in alta frequenza nel regolatore
Filtri sul ramo di retroazione
Analisi requisito:
La
soluzione non deve presentare code di assestamento
marcate
Analisi mediante luogo delle radici
…. (pensateci)
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Prima tipologia
Dimensionamento dell’attuatore
Osservazione
dei valori di controllo di regime (riferimenti,
disturbi ai rispettivi valori massimi nel caso peggiore).
Osservazione dei valori di controllo necessari a gestire il
transitorio.
Dimensionamento appropriato
Garantire sempre il funzionamento corretto del
sistema a regime.
Non sovradimensionare.
Valutare l’impiego di schemi di controllo avanzati per
ridurre il fenomeno del wind-up
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Prima tipologia
Disturbo sull’uscita
Dimensionamento attuatore
Rumore di misura
Eventuale filtro sul rumore di misura
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Seconda tipologia
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Seconda tipologia
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Seconda tipologia
18
Seconda tipologia
19
Seconda tipologia
20
Seconda tipologia
21
Seconda tipologia
22
Seconda tipologia
23
Seconda tipologia
Attenzione:
Al
parametro incerto:
Attenzione al guadagno statico della funzione di
anello per il soddisfacimento delle specifiche statiche.
Attenzione alle code di assestamento dovute a non
perfette cancellazioni.
Verificare il progetto per valori differenti del parametro
incerto.
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Seconda tipologia
Progetto del regolatore statico:
Specifiche
statiche:
Anello interno:
D, I attenuazione del disturbo sinusoidale sull’uscita pari a
100 volte, con pulsazione inferiore a 1 rad/sec ed ampiezza
massima pari a 5
C, H attenuazione del disturbo sinusoidale sull’uscita pari a
10 volte, con pulsazione inferiore a 10 rad/sec ed ampiezza
massima pari a 2
Anello esterno:
C, D, I, H: errore a regime nullo in presenza di riferimento a
gradino e disturbo sull’uscita a gradino
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Seconda tipologia
Progetto del regolatore statico.
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Seconda tipologia: Progetto regolatore statico
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Seconda Tipologia
Progetto del regolatore dinamico:
Specifiche
dinamiche:
Anello interno:
C, D, I, H: margine di fase superiore a 40° (C, D), 45° (I, H)
per garantire robustezza.
C, D, I, H: garantire disaccoppiamento frequenziale tra inner
loop e outer loop.
Anello esterno:
Assenza di sovraelongazioni ed oscillazioni nella risposta al
gradino di riferimento.
Tempo di assestamento al 5% (C, D, H) 2% (I) inferiore a
0.8s (C, H) 0.3s (D) 0.5s (I)
Margine di fase superiore a 40° (D) 50° (C) 55° (H) 45° (I)
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Seconda tipologia: regolatore dinamico
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Seconda tipologia
Progetto del regolatore dinamico (inner and outer
loops):
Analisi
dell’impiego di possibili schemi di controllo
avanzato.
Analisi delle specifiche sulle funzioni di anello in funzione
delle strategie adottate.
Analisi e sintesi del regolatore mediante gli scenari di
riferimento.
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Seconda tipologia
Rumore di misura (inner and outer loops)
Attenzione
al guadagno del regolatore ad alte frequenze
(frequenze del rumore)
Studio della Q(S)
Scelta di strategie per limitare effetti del rumore
Poli in alta frequenza nel regolatore
Filtri sul ramo di retroazione
Attenzione: nel progetto dei regolatori in cascata la
variabile di controllo del loop interno risente
inevitabilmente anche del rumore sulla misura del
loop esterno e generalmente ha guadagno maggiore
ad alte frequenze
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Seconda tipologia
Analisi requisito:
La
soluzione non deve presentare code di assestamento
marcate
Analisi mediante luogo delle radici
…. (pensateci)
Limitare l’azione di controllo
Che influenza ha il requisito sul progetto del
regolatore?
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Seconda tipologia
Dimensionamento dell’attuatore
Osservazione
dei valori di controllo di regime (riferimenti,
disturbi ai rispettivi valori massimi nel caso peggiore).
Osservazione dei valori di controllo necessari a gestire il
transitorio.
Dimensionamento appropriato
Garantire sempre il funzionamento corretto del
sistema a regime.
Non sovradimensionare.
Valutare l’impiego di schemi di controllo avanzati per
ridurre il fenomeno del wind-up
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Seconda tipologia
Disturbo sull’uscita
Dimensionamento attuatore
Rumore di misura
Eventuale filtro sul rumore di misura
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Terza tipologia
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Terza tipologia
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Terza tipologia
Progetto del regolatore statico:
Specifiche
statiche:
E, L : errore a regime nullo in presenza di riferimento a
gradino.
E, L: attenuazione disturbo sinusoidale sull’uscita pari a
25 volte (E) 20 volte (L) con disturbo a frequenza 0.1
rad/sec.
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Terza tipologia
Progetto del regolatore statico.
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Terza tipologia: Progetto regolatore statico
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Terza tipologia
Progetto del regolatore dinamico:
Specifiche
dinamiche:
E, L: assenza di sovraelongazioni della risposta al
gradino di riferimento.
E, L: Tempo di assestamento al 2% (E) o 5% (L) della
risposta al riferimento a gradino inferiore a 0.7s (E), 0.6s
(L).
E, L: margine di fase superiore a 40° (E) o 45° (L) per
garantire la robustezza.
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Terza tipologia: regolatore dinamico
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Terza tipologia
Progetto del regolatore dinamico:
Analisi
dell’impiego di possibili schemi di controllo
avanzato.
Analisi delle specifiche sulle funzioni di anello in funzione
delle strategie adottate.
Analisi e sintesi del regolatore mediante gli scenari di
riferimento.
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Terza tipologia
Rumore di misura
Attenzione
al guadagno del regolatore ad alte frequenze
(frequenze del rumore)
Studio della Q(S)
Scelta di strategie per limitare effetti del rumore
Poli in alta frequenza nel regolatore
Filtri sul ramo di retroazione
Analisi requisito:
La
soluzione non deve presentare code di assestamento
marcate
Analisi mediante luogo delle radici
…. (pensateci)
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Terza tipologia
Dimensionamento dell’attuatore
Osservazione
dei valori di controllo di regime (riferimenti,
disturbi ai rispettivi valori massimi nel caso peggiore).
Osservazione dei valori di controllo necessari a gestire il
transitorio.
Dimensionamento appropriato
Garantire sempre il funzionamento corretto del
sistema a regime.
Non sovradimensionare.
Valutare l’impiego di schemi di controllo avanzati per
ridurre il fenomeno del wind-up
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Terza tipologia
Disturbo sull’uscita
Dimensionamento attuatore
Rumore di misura
Eventuale filtro sul rumore di misura
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