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Progettazione di una centralina per la sintesi e la validazione di tecniche fault tolerant applicate a sistemi di respirazione subacquea

Il respiratore subacqueo a ricircolo di gas, conosciuto comunemente come rebreather, è un dispositivo che coniuga la mobilità di un’immersione in apnea con la grande autonomia, necessaria per le immersioni a grande profondità. Per funzionare correttamente, il rebreather ha bisogno di un dispositivo di controllo elettronico che, basandosi sulla misura del livello dell’ossigeno, lo inietti attraverso una valvola al fine di garantirne la presenza di valori della pressione parziale all’interno di un intervallo di sicurezza, durante l’intera immersione.

Inoltre, la criticità del valore di pressione parziale di ossigeno richiede l’utilizzo di una ridondanza sensoristica e quindi la necessità di sviluppare tecniche di fusione dei dati fault tolerant.
Il primo obiettivo della tesi è stato quello di progettare e realizzare un prototipo di un a centralina di controllo per sistemi di respirazione subacquea.
Successivamente sono state validate in Hardware in the loop opportune tecniche di fusione dei dati basate sul filtro di kalman esteso in differenti scenari di immersione.

Si è fatto uso di diversi tools per la progettazione, la validazione HIL, la programmazione e la simulazione tra cui:
•Multisim della Elettronics Workbech, per la progettazione della circuiteria
•Dinamyc C, della Rabbit semiconductor, per la programmazione del processore RCM3700
•MatLab/SimuLink della Mathworks, per la simulazione HIL

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INTRODUZIONE L’obiettivo del presente lavoro è quello di progettare un respiratore subacqueo con ricircolo di gas e sintetizzare e validare tecniche di controllo elettronico della pressione parziale di ossigeno (PpO2), mediante la tecnica dell’Hardware in the loop simulation (HILS). Il respiratore subacqueo a circuito chiuso, conosciuto comunemente come rebreather, è un dispositivo che coniuga la mobilità di un'immersione in apnea con la grande autonomia necessaria per le immersioni a grande profondità. Per funzionare correttamente, il rebreather ha bisogno di un dispositivo di controllo elettronico che, basandosi sulla misura del livello dell'ossigeno nel contropolmone, inietti ossigeno attraverso una valvola di rifornimento solenoidale in modo da garantire una opportuna pressione parziale di ossigeno durante l'intera immersione. Attualmente l'uso del respiratore subacqueo a circuito chiuso è limitato alle applicazioni militari ed ad immersioni di orientamento scientifico. È opinione comune che la diffusione di questi dispositivi aumenterà non appena i problemi di sicurezza e di controllo saranno correttamente ed attendibilmente risolti. La criticità del valore di pressione parziale di ossigeno richiede l’utilizzo di una ridondanza sensoristica e quindi la necessità di sviluppare tecniche di fusione dei dati fault tolerant. Per la sintesi e la validazione di tali tecniche, ci si è serviti dell’utilizzo dell’HILS, che permette di effettuare simulazioni real-time di sistemi di controllo sotto 3 differenti condizioni di lavoro. 3

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Miriam Surro Contatta »

Composta da 169 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 1442 click dal 26/02/2007.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.