autore: giacomo poli1 controllo intelligente di laminatoi
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Autore: Giacomo Poli 1
ControlloIntelligente
diLaminatoi
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Autore: Giacomo Poli 2
Introduzione
Verrà presentato il lavoro svolto per migliorare la qualità del processo di laminazione, questo riveste grande importanza all’interno di un’azienda siderurgica.
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Autore: Giacomo Poli 3
Argomenti Trattati
Modellizzazione del Laminatoio Controllo del Laminatoio Implementazione Matlab Interfaccia Grafica Esempi di Simulazioni
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Autore: Giacomo Poli 4
Modellizzazione del
Laminatoio
Modello del Laminatoio Modello Attuatori Implementazione Matlab
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Autore: Giacomo Poli 5
Modello del Laminatoio Il modello è diviso in:
Azionamento elettrico
Sistema meccanico
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Autore: Giacomo Poli 6
Modello del Laminatoio Per l’Azionamento elettrico la coppia motrice necessaria viene fornita da un motore in corrente continua controllato mediante la tensione di armatura
Il Sistema meccanico costituito dal motore, organi di trasmissione ed i cilindri, è schematizzato con due volani con momenti d’inerzia J1 e J2 collegati da un all’unga con rigidezza torsionale K
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Autore: Giacomo Poli 7
Modello del LaminatoioCoppia motrice
Coppia resistente
m mT k i
r m m dT P b l a
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Autore: Giacomo Poli 8
Modello Attuatori
Modello del motore
m m
dj F k i Tdt
m
diL k Ri vdt
d
dt
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Autore: Giacomo Poli 9
Modello Simulink del Motore
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Autore: Giacomo Poli 10
Modello Simulink del Laminatoio
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Autore: Giacomo Poli 11
Controllo del Laminatoio
Controllo Velocità Controllo di Corrente Controllo di Tensione Implementazione Matlab
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Autore: Giacomo Poli 12
Controllo VelocitàReference Speed
Real Speed
1
i_rif
Saturation P.I.
Controller
P.I.
Kdif f
3
omega_motor
2
omega_altromotor
1
omega_rif
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Autore: Giacomo Poli 13
Controllo Corrente
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Autore: Giacomo Poli 14
Controllo Tensione
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Autore: Giacomo Poli 15
Strategie di ControlloControllo Indipendente
Controllo Combinato
Controllo Combinato a Struttura Variabile
Controllo Combinato con Osservatore
Controllo Combinato con osservatore del disturbo, filtro quasi derivativo e guadagno ad anello
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Autore: Giacomo Poli 16
Controllo Indipendente
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Autore: Giacomo Poli 17
Controllo Combinato
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Autore: Giacomo Poli 18
Controllo Combinato a Struttura Variabile
Implementazione di un regolatore VS-PI
2
1( )
11p i
ip
K KC s
s c ec e
2
1( )
11p i
ip
K KC s
s c ec e
Segnale di uscita del controllore:
20
( ) ( )( )
1 ( )1 ( )
tc
iip
K e t eu t K d
c ec e t
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Autore: Giacomo Poli 19
Controllo Combinato a Struttura Variabile
L’azione proporzionale passa con regolarità da una azione tipo relè, nel caso di segnale di errore molto grande, ad una classica azione proporzionale per piccoli valori dell’errore.
L’azione integrale viene in pratica bloccata se l’errore è molto alto, mentre è operativa per bassi valori dell’errore.
Il fenomeno del wind-up(saturazione attuatori) risulta eliminato in modo naturale con l’adozione del regolatore VS-PI.
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Autore: Giacomo Poli 20
Controllo Combinato a Struttura Variabile
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Autore: Giacomo Poli 21
Controllo Combinato con Osservatore
Introducendo un osservatore si ha uno smorzamento energetico delle oscillazioni torsionali tra rotore e rullo dovute alle elasticità delle allunghe, mediante un segnale di reazione costituito dalla derivata della coppia torsionale stimata a partire dalla conoscenza della velocità del rotore e dalla corrente del motore.
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Autore: Giacomo Poli 22
Controllo Combinato con OsservatoreImplementazione dell’osservatore:
1 1 m asJ T k s k
1 1 ;rsJ k T 1 2
2
1 1 2
;1 1
( )
m r
a
C CJ Jk
s kJ J J
Il massimo smorzamento si ha per:
1 1
2
2 (1 )a
J J
k J
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Autore: Giacomo Poli 23
Controllo Combinato con Osservatore
1 1 m asJ T k s k
1 1
2
2 (1 )a
J J
k J
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Autore: Giacomo Poli 24
Controllo Combinato con Osservatoredel disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
L’innovazione sta nel considerare il Laminatoio come un sistema a due masse tenendo conto della coppia torsionale tra il motore ed il carico dovuta alle piccole torsioni compiute dall’allunga.
Inoltre si considera non solo la frequenza di risonanza del sistema ma anche il rapporto di risonanza:
lR
Dove rappresenta la frequenza di antirisonanza
l
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Autore: Giacomo Poli 25
Controllo Combinato con Osservatoredel disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
L’osservatore del disturbo applicato al sistema a due masse stima la coppia torsionale che è reazionata dal motore, tale stima viene poi filtrata da un filtro passa basso, il guadagno di anello smorza l’effetto delle vibrazioni della risonanza meccanica.
uk
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Autore: Giacomo Poli 26
Controllo Combinato con Osservatoredel disturbo, filtro quasi derivativo e
guadagno di anello
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Autore: Giacomo Poli 27
Interfaccia Grafica
Utilizzo GUIDE in ambiente Matlab Impostazione del Laminatoio Simulazione Visualizzazione risultati
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Autore: Giacomo Poli 28
GUIDE in Matlab® 6.5Per la creazione dell’interfaccia graficasi è utilizzato l’ambiente di sviluppoGUIDE presente in Matlab 6.5.
Interfaccia:• Impostazione del Laminatoio• Simulazione• Verifica Risultati
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Autore: Giacomo Poli 29
Impostazione del Laminatoio
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Autore: Giacomo Poli 30
Errore WorkSpace
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Autore: Giacomo Poli 31
Parametri Laminatoio
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Autore: Giacomo Poli 32
Parametri Bramma
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Autore: Giacomo Poli 33
Parametri del Controllo
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Autore: Giacomo Poli 34
Simulazione
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Autore: Giacomo Poli 35
Visualizzazione Risultati
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Autore: Giacomo Poli 36
Visualizzazione Risultati
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Autore: Giacomo Poli 37
Visualizzazione Risultati
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Autore: Giacomo Poli 38
Simulazioni
Controllo Indipendente Controllo Combinato Controllo Combinato a Struttura Variabile Controllo Combinato con Osservatore Controllo Combinato con Osservatore
del disturbo, filtro quasi derivativo e guadagno ad anello
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Autore: Giacomo Poli 39
Controllo Indipendente
Valori di K: 4300
215
KPs
KIs
0.1453
1.3643
KPc
KIc
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Autore: Giacomo Poli 40
Controllo Combinato
Valori di K: 4300
215
KPs
KIs
0.1453
1.3643
KPc
KIc
![Page 41: Autore: Giacomo Poli1 Controllo Intelligente di Laminatoi](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb69497959361e8d4f81/html5/thumbnails/41.jpg)
Autore: Giacomo Poli 41
Controllo Combinato a Struttura Variabile
Valori di K: 4300
215
KPs
KIs
0.1
0.227
KPc
KIc
0.01iC
![Page 42: Autore: Giacomo Poli1 Controllo Intelligente di Laminatoi](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb69497959361e8d4f81/html5/thumbnails/42.jpg)
Autore: Giacomo Poli 42
Controllo Combinato con Osservatore
Valori di K: 4300
215
KPs
KIs
0.484
4.545
KPc
KIc
![Page 43: Autore: Giacomo Poli1 Controllo Intelligente di Laminatoi](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb69497959361e8d4f81/html5/thumbnails/43.jpg)
Autore: Giacomo Poli 43
Controllo Combinato con Osservatore del disturbo, filtro quasi derivativo e guadagno di
anello
Valori di K:4300
215
KPs
KIs
0.1453
1.3643
KPc
KIc
5dT