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Controllo del regime di minimo per sistemi ''Torque Based'': Un approccio polinomiale

Informazioni tesi

  Autore: Claudio Gambelli
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato di Ricerca in Ingegneria Informatica e dell'Automazione
Anno: 2007
Docente/Relatore: Edoardo Mosca
Correlatore: AlessandroCasavolaAndreaBalluchi
Istituito da: Università degli Studi di Firenze
Dipartimento: Dipartimento di Sistemi e Informatica
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 99

La presente tesi è il risultato di un’attività di dottorato svolta in collaborazione fra il Dipartimento di Sistemi e Informatica dell’Università di Firenze, il dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica dell’Università della Calabria, l’azienda Magneti Marelli Powertrain S.p.A. di Bologna ed il laboratorio di ricerca PARADES di Roma.
La progettazione di algoritmi di controllo del regime di minimo per motori ad accensione comandata è di forte interesse nel settore automobilistico, e molti lavori sono stati svolti su di esso, sia in ambito di ricerca universitaria che industriale.
Questo lavoro, svolto all’interno della Magneti Marelli, nasce e si sviluppa come attività di integrazione fra teoria e applicazione. Sono state coinvolte molte discipline dell’ingegneria, la fluidodinamica, la teoria dei controlli automatici, il software per sistemi real-time (Embedded Software) e la teoria dell’elaborazione numerica dei segnali.
Durante la fase di progettazione si è tenuto conto delle esigenze di ottimizzazione, trovando un giusto compromesso fra complessità delle funzionalità e complessità di implementazione software.
L’algoritmo di controllo sviluppato è stato pensato in modo da poter essere esteso e riutilizzato in più contesti possibili, in modo che con diverse tarature potesse soddisfare le specifiche richieste per diversi tipi di motore.
Tutti i dati utilizzati durante la fase di progettazione sono stati ricavati da prove sperimentali effettuate dal personale qualificato dell’azienda.
A seguito dello sviluppo dell’algoritmo è seguita un’attenta verifica delle prestazioni e dei risultati con prove sperimentali eseguite direttamente sulle vetture di test. Tutte le prove sono state effettuate con l’affiancamento di collaudatori esperti dell’azienda.

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Introduzione 9 1 Introduzione Gli obiettivi principali della progettazione dei motori ad accensione comandata per autoveicoli sono: 1. Confort di guida e guidabilità. 2. Riduzione del consumo di combustibile. 3. Conformità delle emissioni dei gas di scarico. 4. miglioramento della sicurezza. La difficoltà del controllo motore al minimo è dovuto alla variazione della coppia assorbita dai dispositivi alimentati dal motore, quali il sistema di aria condizionata ed il servosterzo, che possono causare lo spegnimento del motore. In questa tesi si è adottato un formalismo ibrido per descrivere il comportamento ciclico del motore. Tale formalismo è particolarmente utile per gli scopi di validazione. Infatti, poiché a velocità di minimo la frequenza dei cicli del motore è molto bassa, un'azione impropria di controllo, anche per un ciclo del singolo motore, può indurre il motore ad arrestarsi. Tecniche di sintesi LTI (Lineari Tempo Invarianti) sono state usate in questa tesi, perché, al minimo, le dinamiche delle variabili di interesse sono piccole e le tecniche di linearizzazione efficaci. Infatti, la particolare struttura “Torque-Based”, che prevede un cambiamento di variabili conveniente, ed una struttura ad-hoc di controllo (brevetto registrato [5]), hanno consentito di risolvere il problema mediante tecniche standard di controllo LTI. Il controllo del minimo trattato in questa tesi è così inserito all’interno di questa nuova struttura “Torque-Based”. Questo ci ha dato la possibilità di riesaminare il problema in tutte le sue parti e di proporre una soluzione innovativa e più efficace di quelle attualmente utilizzate. Certamente la minimizzazione del consumo di combustibile è importante al minimo. Tuttavia anche la reiezione ai disturbi a gradino sul carico è importante e deve essere garantita fino a un certo grado. A questo scopo, il problema di sintesi del controllo di velocità al minimo è stato formalizzato come controllo ottimo l-∞, che è stato risolto tramite l’approccio polinomiale.

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