Modifica di
Controllo automatico
(sezione)
Vai alla navigazione
Vai alla ricerca
Attenzione:
non hai effettuato l'accesso. Se effettuerai delle modifiche il tuo indirizzo IP sarà visibile pubblicamente. Se
accedi
o
crei un'utenza
, le tue modifiche saranno attribuite al tuo nome utente, insieme ad altri benefici.
Controllo anti-spam.
NON
riempirlo!
==Teoria dei controlli== {{vedi anche|Analisi dei sistemi dinamici}} La '''teoria dei controlli''' è quella branca della [[scienza]] ed [[ingegneria]] che studia il comportamento di un [[Sistema (fisica)|sistema]] le cui grandezze siano soggette a variazioni nel [[tempo]]. Questa scienza, che ha un vastissimo campo di applicazione, è nata nell'ambito dell'[[elettronica]] [[industria]]le e dell'automazione. Il controllo può avvenire solo in un regime temporale. Spesso lo studio matematico con [[Modello matematico|modelli matematici]] nel [[Dominio (matematica)|dominio]] del tempo diventa molto difficile, causa la necessità di risolvere [[equazione differenziale|equazioni differenziali]]. Quindi attraverso delle trasformazioni, le ''trasformate'' di cui le più famose sono quelle di [[Trasformata di Fourier|Fourier]] e quelle di [[Trasformata di Laplace|Laplace]], si studia lo stesso sistema con tecniche di tipo [[algebra|algebrico]] nel ''dominio della frequenza'' e una volta ottenuto il risultato si antitrasforma per tornare nel dominio del tempo. ===Ingressi e uscite=== Ogni sistema può avere uno o più ingressi e una o più uscite. Con il termine '''SISO''' (acronimo di ''single input - single output'') si intende un sistema a singolo ingresso e a singola uscita, mentre con il termine '''MIMO''' (acronimo di ''multi input - multi output'') si intende un sistema a ingressi multipli e a uscite multiple. Ad ogni variazione delle variabili in ingresso segue una determinata risposta del sistema, ovvero un certo comportamento di altre variabili all'uscita. Le variazioni delle variabili in ingresso più comuni sono: l'[[Delta di Dirac|impulso di Dirac]], il [[variazione a gradino|gradino]], la [[variazione a rampa|rampa]] e la [[sinusoide]]). <div align="center"> <gallery> Immagine:Dirac distribution PDF.svg|Impulso di Dirac. Immagine:Dirac distribution CDF.svg|Variazione a gradino. Immagine:Ramp function.svg|Variazione a rampa. Immagine:Función Trigonométrica R100.svg|Variazione sinusoidale. </gallery> </div> Le ''variabili in ingresso'' (o ''in entrata'') si differenziano in: * '''variabili manipolabili''' (o '''variabili di controllo''' o '''variabili di manipolazione'''): hanno la caratteristica di essere sempre misurabili * '''disturbi''' (o '''sollecitazioni esterne'''): possono essere anche non misurabili e la loro presenza è indesiderata dal punto di vista del controllo. Tra le ''variabili in uscita'' si hanno: * '''variabili di prestazione''': sono le variabili controllate, da non confondere con le variabili di controllo, e possono essere misurabili direttamente o indirettamente * '''variabili intermedie''': sono delle variabili fisiche misurabili che possono essere utilizzate per la misura indiretta delle variabili di prestazione. La misura diretta delle variabili da controllare viene detta ''misura (o misurazione) primaria'', mentre la misura indiretta delle variabili da controllare viene detta ''misura (o misurazione) secondaria''. Esempi di misurazione secondaria sono il [[controllo in cascata]], il [[controllo adattativo]] e il [[controllo inferenziale]]. ===Controllo ad anello aperto=== [[File:Controllodiretto.gif|right|Schema del controllo diretto]] Un sistema automatico di controllo può funzionare essenzialmente in due modi: come ''controllo ad anello aperto'' o come ''controllo in retroazione''. Il '''controllo ad anello aperto''' (o '''in avanti''' o '''predittivo''' o '''''feedforward''''') si basa su una elaborazione degli ingressi eseguita senza conoscere il valore dell'uscita del sistema controllato, essendo note alcune proprietà del sistema da controllare. In questo caso è fondamentale avere un buon modello matematico che descriva con buona precisione il comportamento del sistema. Tanto più il modello matematico su cui si basa l'azione del controllo feedforward è esatto, tanto più questo tipo di controllo è affidabile. I motori elettrici della maggior parte dei ventilatori oggi in vendita sono controllati mediante un sistema di asservimento di questo tipo. ===Controllo ad anello chiuso ([[retroazione]])=== {{vedi anche|Retroazione}} [[File:Controlloretro.gif|right|Schema del controllo in retroazione]] Il '''controllo ad anello chiuso''' (o '''retroazionato''' o '''all'indietro''' o '''''feedback'''''), più complesso ma molto più flessibile del primo, può rendere [[Stabilità (teoria dei sistemi)|stabile]] un sistema che di per sé non lo è affatto. In questo caso l'anello di controllo riporta all'ingresso del processo che si vuole controllare o rendere stabile una funzione dell'uscita che va sommata algebricamente al segnale già presente in ingresso. Chiamando <math>y_{ref}</math> il segnale in ingresso al sistema prima dell'innesto della retroazione detto anche segnale di riferimento, <math>y_{out}</math> il segnale in uscita dal sistema da controllare, <math>y_{fb}</math> il segnale in uscita dal controllore (che quindi dipende da <math>y_{out}</math> e dalla struttura dello stesso controllore), si può distinguere il controllo in: * [[retroazione positiva]]: al segnale <math>y_{ref}</math> viene sommato <math>y_{fb}</math>, e la somma viene inviata in ingresso al sistema; * [[retroazione negativa]]: al segnale <math>y_{ref}</math> viene sottratto <math>y_{fb}</math>, in modo da avere in ingresso al sistema il cosiddetto ''segnale errore'', <math>e_f</math> Il segnale di riferimento viene chiamato così in quanto nei sistemi di asservimento si vuole che l'uscita lo segua il più fedelmente possibile per alcune classi di segnali di riferimento. Per questo motivo la differenza tra riferimento e uscita viene chiamata errore o errore di inseguimento In generale la retroazione positiva porta a sistemi instabili, mentre la retroazione negativa apre la strada a strategie di controllo molto efficaci per il raggiungimento della stabilità del sistema e il miglioramento delle prestazioni del sistema: velocità nel raggiungere il valore di uscita desiderata, errore nullo nel caso di ingresso costante o di ingresso con variazioni lineari nel tempo, ecc. ===Controllo in retroazione di sistemi L.T.I. e L.I.T.=== Ogni blocco componente un sistema [[Sistema dinamico lineare stazionario|L.T.I.]] può essere rappresentato tramite una [[funzione di trasferimento]] applicando al sottosistema che modella il blocco stesso rispettivamente la [[trasformata di Laplace]] o la [[trasformata Zeta]], a seconda che si tratti di sistemi a tempo continuo o a [[tempo discreto]]. Perciò il controllo LTI in [[retroazione]] è essenzialmente un sistema di controllo formato: * dalla cascata di controllore <math>C(s)</math> o <math>C(z)</math> e processo <math>P(s)</math> o <math>P(z)</math> il cui ingresso è l'errore <math>E(s)</math> o <math>E(z)</math> tra riferimento <math>R(s)</math> o <math>R(z)</math> e uscita del processo <math>Y(s)</math> o <math>Y(z)</math>; le funzioni [[analisi complessa|complesse]] in ''s'' o in ''z'' sono rispettivamente le trasformate di Laplace o Zeta dei sistemi che rappresentano i blocchi e le trasformate di Laplace o Zeta dei segnali in ingresso e in uscita ai blocchi stessi. * dal processo <math>P(s)</math> o <math>P(z)</math> la cui uscita <math>Y(s)</math> o <math>Y(z)</math> è prelevata da un [[compensatore dinamico]] <math>C(s)</math> (o <math>C(z)</math> ottenuto come sintesi di un [[osservatore dello stato]] e di un [[controllo in retroazione dallo stato]], per esempio il [[regolatore lineare quadratico]], che genera l'ingresso di controllo <math>U(s)</math> o <math>U(z)</math> che si somma al riferimento <math>R(s)</math> o <math>R(z)</math>. Le posizioni nel [[piano complesso]] dei [[Polo (analisi complessa)|poli]] e degli zeri della funzione di trasferimento determinano i [[modi di risposta]] e in particolare la [[Stabilità (teoria dei sistemi)|stabilità]] del sistema. Nei ''sistemi causali'' LTI, quali i [[sistemi fisici]] LTI, ovvero nei sistemi LTI le cui uscite non dipendono dai valori futuri degli ingressi, gli elementi della matrice di trasferimento sono frazionari ed hanno un [[polinomio]] a [[denominatore]] di [[Polinomio|grado]] non inferiore al grado del polinomio a [[numeratore]]. Se gli [[zeri]] dei denominatori, detti ''poli'' della trasformata, appartengono al semipiano a [[parte reale]] positiva del [[piano complesso]] il sistema è ''instabile'' e la [[risposta all'impulso]] ''y<sub>δ</sub>(t)'' [[Limite (matematica)|tende]] all'[[infinito (matematica)|infinito]] al crescere di ''t''. Se invece i ''poli'' della trasformata appartengono al semipiano a parte reale negativa del [[piano complesso]] il sistema è ''asintoticamente stabile'' e ''y<sub>δ</sub>(t)'' tende [[asintoto|asintoticamente]] a 0 al crescere di ''t''. Se infine i ''poli'' della trasformata appartengono alla retta verticale a parte reale nulla del [[piano complesso]] ed hanno [[Radice (matematica)#Molteplicità di una radice|molteplicità]] singola, il sistema è ''semplicemente stabile'' e ''y<sub>δ</sub>(t)'' è maggiorata in [[valore assoluto]] da un certo valore al crescere di ''t''. Per determinare come variano le posizioni dei poli e degli zeri al variare della funzione di trasferimento del compensatore si usano particolari grafici quali il [[diagramma di Bode]], il [[diagramma di Nyquist]] e il [[luogo delle radici]]. Due proprietà fondamentali dei sistemi LTI sono la '''[[raggiungibilità]]''' e l''''[[osservabilità]]'''. Se queste due proprietà sono verificate allora per il sistema di controllo, cioè il sistema ottenuto retroazionando il sistema dinamico LTI con un controllore LTI, esiste sempre un controllore che rende il sistema di controllo asintoticamente stabile. Esistono differenti tipi di controllori. Le prime tecnologie di controllori si basavano essenzialmente su circuiti analogici (''[[reti correttrici]]'') appositamente creati per un dato problema. Attualmente vengono utilizzati sistemi di controllo digitale che permettono di sfruttare le potenzialità dei computer garantendo un minor costo e una maggiore versatilità.
Oggetto:
Per favore tieni presente che tutti i contributi a Tematiche di genere si considerano pubblicati nei termini d'uso della licenza Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo (vedi
Tematiche di genere:Copyright
per maggiori dettagli). Se non desideri che i tuoi testi possano essere modificati e ridistribuiti da chiunque senza alcuna limitazione, non inviarli qui.
Inviando il testo dichiari inoltre, sotto tua responsabilità, che è stato scritto da te personalmente oppure è stato copiato da una fonte di pubblico dominio o similarmente libera.
Non inviare materiale protetto da copyright senza autorizzazione!
Annulla
Guida
(si apre in una nuova finestra)
Questa pagina appartiene a una categoria nascosta:
Categoria:Aggiungere sezioni - argomento sconosciuto
Menu di navigazione
Strumenti personali
Accesso non effettuato
discussioni
contributi
entra
Namespace
Pagina
Discussione
italiano
Visite
Leggi
Modifica
Modifica sorgente
Cronologia
Altro
Navigazione
Pagina principale
Ultime modifiche
Categorie
Principali Categorie
Pagine orfane
Pagine prive di categorie
Semantic Ask
Una pagina a caso
Aiuto su MediaWiki
Modifica Sidebar
Strumenti
Puntano qui
Modifiche correlate
Carica un file
Pagine speciali
Informazioni pagina