1) IDENTIFICAZIONE E CONTROLLO DI AZIONAMENTI ELETTRICI
L'argomento principale è il controllo sensorless di macchine
elettriche sincrone e asincrone. il termine "sensorless" è riferito
all'assenza di sensori di posizione e velocità del rotore. Si
studiano tecniche nonlineari a "modello interno" e "adattative"
innestate su architetture di controllo ad orientamento di campo. Lo
scopo è duplice:
a) ottenere un incremento delle prestazioni rispetto alle soluzioni
già presenti;
b) fornire una prova formale "alla Lyapunov" delle proprietà di
convergenza e stabilità delle soluzioni proposte.
2) MODELLAZIONE E CONTROLLO DI SISTEMI DI ELETTRONICA DI
POTENZA
La power electronics è sempre piu' diffusa nella generazione e
nella gestione dell'energia elettrica (ad esempio nelle turbine
eoliche e nelle smart grids). Lo sviluppo di apparecchiature di
power electronics sofisticate richiede il progetto integrato della
topologia elettronica e del controllo. A tal proposito, la
modellazione energy-based e di controllo basato sul principio del
modello interno vengono proposti come soluzione. Un ulteriore
aspetto fondamentale è la gestione delle condizioni di lavoro
non-nominali per cui si propongono tecniche evolute nonlineari di
anti-windup.
3) MODELLAZIONE E CONTROLLO TERMICO DI PIATTAFORME DI
ELABORAZIONE
Le piattaforme di calcolo multi-core e many-core che sono in via di
sviluppo richiedono una gestione dinamica delle frequenze di lavoro
e della distribuzione del carico computazionale per garantire il
corretto comportamento termico del sistema. In tale ambito si
studiano tecniche di identificazione avanzate e di controllo di
tipo model-predictive per definire soluzioni compatte e scalabili
di controllo termico, che massimizzino le prestazioni
computazionali.
4) MODELLAZIONE E CONTROLLO DI SISTEMI PER AUTOVEICOLI
In passato sono state svolte attività di:
a) modellazione e controllo della trasmissione e della trazione con
cambio e frizione servoattuate;
b) modellazione e controllo di sistemi camless.
c) modellazione, dimensionamento e controllo di veicoli ibridi.
5) METODOLOGIE DI PROGETTAZIONE DI CONTROLLI LOGICI PER
AUTOMAZIONE
La gestione di sistemi di automazione “large scale” e distribuiti
richiede complesse funzioni di “controllo logico”. In passato sono
state svolte attività di ricerca allo scopo di definire metodologie
e tool progettuali orientati alla separazione tra “politiche” e
“meccanismi” per la componibilità dei sottosistemi.
IDENTIFICAZIONE E CONTROLLO DI AZIONAMENTI ELETTRICI
L'ampia richiesta di azionamenti elettrici ad elevate prestazioni
nell'ambito dell'automazione industriale, nel settore
automobilistico e nel campo aerospaziale comporta la necessità di
sviluppare strategie di controllo e di generazione delle
traiettorie di moto molto complesse. Le tipiche specifiche per
questi ambiti sono: elevata dinamica, eccellente inseguimento di
posizione o velocità e buona attenuazione degli effetti delle
coppie di carico non note a priori. I modelli descrittivi dei
motori elettrici e degli amplificatori di potenza usati negli
azionamenti sono fortemente non-lineari, per questo è necessaria
l'applicazione di tecniche sofisticate di controllo non-lineare.
L'argomento principale attualmente trattato in tale ambito è il
“Controllo Sensorless di azionamenti basati su motore ad
induzione”. Con l'aggettivo “sensorless” si intende l'assenza di
sensori di posizione/velocità dell'asse motore (usualmente encoder
o resolver), questa soluzione è particolarmente attraente vista la
riduzione dei costi e l'incremento di affidabilità che comporta.
Dal punto di vista del controllo automatico, l'obiettivo è
particolarmente ambizioso visto che: -si vuole pilotare il moto
dell'asse motore senza avere alcuna misura relativa allo stesso;
-il modello del motore ad induzione è fortemente non-lineare. Le
soluzioni presentate in letteratura sono molteplici e spesso prive
di una solida impostazione metodologica. La tecnica di approccio al
problema che appare più promettente, grazie anche alla sua solidità
matematica, è il controllo adattativo alla Lyapunov, innestato su
una architettura di tipo IFOC (Indirect Field Oriented Control). In
ogni caso è fondamentale una precisa conoscenza dei parametri del
modello del motore. Per questo sono in continuo studio varie
tecniche di identificazione specifiche per queste applicazioni e
variazioni degli algoritmi di controllo per ottenere l'adattamento
on-line rispetto ai parametri.
MODELLAZIONE E CONTROLLO DI SISTEMI DI ELETTRONICA DI
POTENZA
In ambito industriale sono sempre più diffuse apparecchiature di
elettronica di potenza molto sofisticate (es: alimentatori per
sincrotroni e filtri attivi di potenza). Nello sviluppo di tali
dispositivi gioca un ruolo fondamentale il progetto integrato dei
convertitori di potenza usati e dei relativi algoritmi di
controllo. A tale scopo, l'uso di una modellazione energy-based
sembra particolarmente promettente per ottenere simultaneamente il
corretto dimensionamento delle apparecchiature e la formulazione di
dettaglio dei task di controllo. Per lo sviluppo degli algoritmi di
controllo appaiono particolarmente indicate le tecniche basate su
modello interno per traiettorie cicliche anche complesse. Si
prevedono anche sviluppi di tipo metodologico per la definizione e
la stabilizzazione di controllori a modello interno di tipo ibrido
e per la definizione di una architettura di controllo generale
valida per una classe estesa di apparecchiature di elettronica di
potenza.
MODELLAZIONE E CONTROLLO TERMICO DI PIATTAFORME DI
ELABORAZIONE
Le piattaforme di calcolo multi-core e many-core che sono in via di
sviluppo richiedono una gestione dinamica delle frequenze di lavoro
e della distribuzione del carico computazionale per garantire il
corretto comportamento termico del sistema. In tale ambito si
studiano tecniche di identificazione avanzate e di controllo di
tipo model-predictive per definire soluzioni compatte e scalabili
di controllo termico, che massimizzino le prestazioni
computazionali. Gli approcci suddetti possono essere anche
sfruttati per la gestione di sistemi di elaborazione su diversa
scala. Ad esempio, possono essere gestite porzioni di data-center e
macchine per HPC (High Performance Computing), integrando nel
controllo anche il sistema di raffreddamento attivo.
MODELLAZIONE E CONTROLLO DI SISTEMI PER AUTOVEICOLI
I sistemi di automazione per autoveicoli sono tipicamente
multidominio in quanto combinano componenti fluidodinamiche,
elettromeccaniche e meccaniche. La modellazione di tutte le
componenti interconnesse con opportuno grado di approssimazione è
fondamentale sia per il corretto dimensionamento degli elementi,
sia per la definizione delle strategie di controllo. A tale scopo
l'uso di tecniche di modellazione ibrida (sistemi continui
interconnessi a sistemi ad eventi discreti) appaiono vincenti per
catturare le caratteristiche dei sistemi automotive. Analogamente,
le strategie di controllo più adatte risultano essere di tipo
ibrido e viene considerato un approccio ottimo di tipo ibrido per
la definizione dei controllori. Le problematiche studiate in
dettaglio nel passato sono le seguenti: -Modellazione e controllo
della trasmissione e della trazione con cambio e frizione
servoattuate -Modellazione e controllo di sistemi camless.
-Modellazione, dimensionamento e controllo di veicoli a trazione
ibrida.
METODOLOGIE PER LA PROGETTAZIONE DI CONTROLLI DI SEQUENZE PER
L'AUTOMAZIONE
La gestione di sistemi di automazione su larga scala e distribuiti
richiede complesse funzioni di “controllo logico” (detto anche
controllo di sequenze). Lo scopo che ci è proposto in passato è
stato la definizione di metodologie e strumenti progettuali e di
modellazione che consentano di ottenere le seguenti
caratteristiche: - separazione tra “politiche” e “meccanismi” (e
quindi separazione tra “funzione” e “realizzazione”), -
incapsulamento funzionale di sottosistemi, - verifica simulativa e
algoritmica a diversi livelli di astrazione, - scalabilità e
componibilità delle parti.
Tutte le attività di ricerca precedentemente riportate
prevedono un'ampia trattazione metodologica e simulativa coniugata
ad una estensiva verifica sperimentale tramite strumenti di rapid
prototyping.
