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Progetto e sviluppo di una libreria C di regolatori PID con autotuning per uso stand.alone, in Modelica e Labview.

Fin dall’inizio della loro apparizione i controllori di tipo PID hanno ricoperto un ruolo chiave nel mondo dell’automazione, grazie alla loro versatilità e alla loro struttura semplice. Essi utilizzano tre tipi di leggi di controllo: azione proporzionale, azione integrale e azione derivativa . Da qui l’acronimo PID, che identifica questi particolari sistemi di controllo. Benché utilizzino una tecnologia realizzativa antiquata per gli standard tecnologici attuali (possono infatti essere di tipo meccanico, idraulico o anche elettronico e digitale), questi controllori vengono ancora diffusamente utilizzati soprattutto per la relativa semplicità di taratura dei loro parametri di lavoro. E’ infatti ragionevole ritenere che il controllore PID, nelle sue innumerevoli varianti, gestisca attualmente circa il 95% degli anelli di regolazione presenti negli impianti.
Il seguente lavoro di tesina affronta il problema della progettazione di alcuni algoritmi di autotuning realizzati interamente in linguaggio di programmazione C, in grado di sintetizzare un controllore PID per processi solitamente equiparabili a sistemi del primo o secondo ordine con ritardo. Successivamente si è passati alla realizzazione delle corrispondenti librerie statiche e dinamiche, per utilizzo stand-alone in due diversi ambienti di sviluppo come LabVIEW e Modelica.
La sintesi dei controllori PID consiste nella scelta della configurazione più adatta all'applicazione dei parametri : (costante di proporzionalità) ; (costante di integrazione) ; (costante derivativa ) e (periodo di campionamento per gli algoritmi digitali).
La stesura del codice, le simulazioni e la creazione di librerie è stata realizzata e testata intermente in ambiente Windows. Con opportune modifiche sarà possibile, quindi, esportare il tutto in ambiente Linux. Inoltre, il codice realizzato sarà rilasciato sotto GNU GPL. Come ogni licenza di software libero, essa concede ai licenziatari il permesso di modificare il programma, di copiarlo e di ridistribuirlo con o senza modifiche, gratuitamente o a pagamento, secondo i termini della GPL stessa.

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1 Introduzione Fin dall’inizio della loro apparizione i controllori di tipo PID hanno ricoperto un ruolo chiave nel mondo dell’automazione, grazie alla loro versatilità e alla loro struttura semplice. Essi utilizzano in modo combinato tre leggi di controllo: azione proporzionale, azione integrale e azione derivativa . Da qui l’acronimo PID, che identifica questi particolari controllori. Benché utilizzino una tecnologia realizzativa antiquata per gli standard tecnologici attuali (possono infatti essere di tipo meccanico, idraulico o anche elettronico e digitale), questi controllori vengono ancora diffusamente utilizzati soprattutto per la relativa semplicità di taratura dei loro parametri di lavoro. E’ infatti ragionevole ritenere che il controllore PID, nelle sue innumerevoli varianti, gestisca attualmente circa il 95% degli anelli di regolazione presenti negli impianti. Il presente lavoro di tesina affronta il problema della progettazione di alcuni algoritmi di autotuning realizzati interamente in linguaggio di programmazione C, in grado di sintetizzare un controllore PID per processi solitamente equiparabili a sistemi del primo o secondo ordine con ritardo. Successivamente si è passati alla realizzazione delle corrispondenti librerie statiche e dinamiche, per utilizzo stand-alone in due diversi ambienti di sviluppo come LabVIEW e Modelica. La sintesi dei controllori PID consiste nella scelta della configurazione più adatta all'applicazione dei parametri : p K (costante di proporzionalità) ; i T (tempo di integrazione) ; d T (tempo derivativo ) e s T (periodo di campionamento per gli algoritmi digitali). I regolatori PID commercialmente disponibili sono previsti per il controllo di variabili di processo relativamente lente, mentre per le variabili veloci si ricorre a routine di controllo ad hoc. La procedura di tuning, solitamente fatta manualmente, non è banale e può richiedere molti tentativi che devono essere poi verificati, comportando un notevole dispendio di tempo. Le prestazioni del sistema dipenderanno, inoltre, dall’esperienza

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Antonio Congedi Contatta »

Composta da 96 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 1844 click dal 07/06/2012.

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