Paniere con risposte aperte - Sistemi di controllo avanzati (2023/2024)

2 APPLICARE MODALITÀ DI CONTROLLO CHE ASSICURINO UN FUNZIONAMENTO SICURO ED ACCETTABILE

3 VISUALIZZARE LE VARIABILI CHE CARATTERIZZANO LE CONDIZIONI OPERATIVE E MEMORIZZARNE IL LORO

VALORE

4 INDIVIDUARE LE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALO CHE POTREBBERO PORTARE AL DEGRADO

DELLE PRESTAZIONI NOMINALI O ADDIRITTURA ALLA INTERRUZIONE DEL FUNZIONAMENTO

5 MIGLIORARE IL RENDIMENTO GLOBALE DEL SISTEMA CONTROLLATO 6 DOCUMENTARE SECONDO

STANDARD LA PROGETTAZIONE, DELLA REALIZZAZIONE, DELLA CONDUZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO

Richieste riguardanti l’azione di controllo le modalità di controllo devono essere di tipo consolidato e di

validità provata

• la validità delle azioni di controllo innovative deve essere confermata da prove

• le azioni di controllo devono essere:

• di sicura efficacia per il raggiungimento delle prestazioni desiderate

• sufficientemente robuste rispetto alle variazioni del valore dei parametri fisici e delle condizioni operative

del sistema da controllare

• valide anche quando vengono utilizzati attuatori e sensori diversi da quelli previsti

• non strettamente dipendenti dal passo di campionamento se rese operative su dispositivi digitali

• facilmente operative sui dispositivi di elaborazione già disponibili oppure di complessità compatibile con

quella del sistema da controllare

RICHIESTE DELL’UTENTE FINALE RELATIVE AL CICLO DI VITA DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

RECUPERO DELLE INFORMAZIONI

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− SULLA REALIZZAZIONE

− SULL’ESERCIZIO

− SULLA MESSA A PUNTO DELLE OPERAZIONI DI IMPIANTO

− SUI RISULTATI DEI COLLAUDI E DELLE VERIFICHE

− SULLE SPECIFICHE FUNZIONALI

− SPECIFICA DEI REQUISITIS

SoTITUZIONE DI TUTTA LA STRUMENTAZIONE ovvero REVAMPING

Lezione 18

Descrivere gli obiettivi del controllo ai singoli livelli della piramide dell'automazione.

Un sistema complessi e’ costituito da sottosistemi che a sua volta possono essere complessi, per tale motivo

e’ necessario suddividere gli obiettivi del controllo in base al sottosistema su cui è necessario intervenire. Per

far ciò è stata fatta una suddivisione gerarchica dei vari sottosistemi

Un sistema controllato è composto da piu impianti

Un singolo impianto è composto da piu apparati

Ogni apparato e’ composto da piu dispositivi

Ogni singol dispositivo e’ composto da piu componenti

Da ciò si è costruita una piramide detta piramide dell’automazione con 4 livelli (da 0 a 3)

Il livello 0 e’ quello composto dai dispositivi : obiettivo principale e’ quello di avere la fedeltà di risposta da

ogni dispositivo, e attenuare i disturbi esterni

Al livello 1 abbiamo gli apparati: a questo livello viene richiesta la di garantire il corretto funzionamento,

andando ad agire sull’intensita e sulla temporizzazione dell’azione di intervento fatta sui vari dispositivi

Al livello 2 abbiamo l’impianto: la richiesta e’ di garantire la corretta conduzione, agendo sull’intensità e sulla

temporizzazione degli interventi sui singoli apparati

Al livello 3 abbiamo il sistema complesso: l’obiettivo è di ottimizzare le funzionalità. la finalità del controllo è

quella di assicurare che venga raggiunto il risultato prestabilito con le caratteristiche desiderate

Vedi anche terza domanda

A quale livello della piramide dell'automazione sono, in genere, utilizzati i dispositivi di

misura?

Vengono usati a livello di campo della piramide dell'automazione. Fanno parte del sistema di controllo

assieme agli attuatori e alle reti di comunicazione

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Descrivere la piramide dell'automazione e la sua suddivisione in livelli.

Vedi prima domanda

Definire gli elementi che compongono la struttura gerarchica di un sistema complesso

(impianti, ecc.).

Vedi domanda 1 e domanda 3

In quale livello della piramide dell'automazione si definiscono le modalità di controllo degli

elementi singoli? Qual è l'obiettivo principale del controllo degli elementi singoli?

Avviene a livello di coordinamento e ha come obiettivo quello di ottimizzare le funzionalità

Lezione 20

In cosa consiste il dispositivo attuatore?

Fa parte della strumentazione HW di un sistema di controllo. E’ quel dispositivo che effettua l’azione di

intervento. Vi sono diversi tipi di attuatori in base alla tipologia di funzionamento e in base alla tipologia di

alimentazione. Abbiamo attuatori idraulici, pneumatici o elettrici (continui ed incrementali), possiamo

trovare delle valvole di regolazione on/off oppure continue, o azionamenti elettrici che possono essere

on/off o con vari tipi di motori

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Lezione 25

Descrivere gli indicatori per la valutazione globale del comportamento dinamico di un

elemento controllato (IE, IAE, ecc.).

Tali variabili vengono utilizzate per la valutazione globale che ha il nostro sistema nel comportamento

dinamico

Descrivere le modalità di valutazione delle prestazioni dinamiche dell'elemento controllato

(funzionamento in transitorio, valutazione dell'effetto dei disturbi,ecc.).

Le prestazioni dinamiche fanno riferimento al comportamento del sistema di controllo durante i transitori,

ossia alla modalità con cui le variabili del sistema, ed in particolare la variabile controllata, passano da una

condizione di regime ad una nuova, a seguito di variazioni degli ingressi.

In particolare è importante valutare la velocita di risposta del sistema di controllo e lo smorzamento dei

disturbi. Per far ciò vengono utilizzati i parametri seguenti:

Tempo di risposta: il tempo che impiega il sistema a reagire alla risposta a gradino raggiungendo il valore di

regime (per la prima volta)

Tempo di emivalore : il tempo che si impiega ad arrivare alla meta del valore di regime

Tempo di assestamento: il tempo necessario per arrivare al valore di regime (interno al range accettabile)

Sovraelongazione: è il massimo valore assunto dall’uscita prima di assestarsi.

Descrivere le modalità di valutazione delle prestazioni statiche dell'elemento controllato

(funzionamento a regime permanente, gradino/rampa, ecc.).

Le prestazioni statiche di un sistema sono quelle prestazioni che si hanno quando il sistema lavora in regime

permanente. Bisogna vedere che impatto ha un disturbo esterno sul nostro segnale, per fa ciò volte viene

preso in considerazione come disturbo di tipo a gradino. Se si una stima dell’entità di tale disturbo possiamo

agire in due modi:

− Sovradimensionare il sistema in modo che il disturbo provochi una variazione della variabile che sta

nei limiti stabiliti.

− Introdurre una modalità di controllo che intervenga per riportare il sistema dei limiti stabiliti

Nel primo caso avremmo costi elevati di realizzazione del sistema e bassa efficienza.

Nel secondo caso invece dovremmo andare a introdurre una modalità di controllo che introduca un segnale

che si sovrappone al disturbo. Bisogna quindi stabilire quale sia la variabile di controllo e che il suo

l’andamento sia facilmente realizzabile per poterlo applicare.

Normalmente vengono utilizzati tre tipi di segnali di controllo:

Gradino

Rampa lineare

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Applicato il tipo di segnale si andrà poi a misurare l’errore dell’uscita per vedere di quanto si scosta rispetto

al segnale di controllo, tale errore potrà esse finito o nullo per i segnali a gradino e potrà essere finito nullo

o infinito per i segnali a rampa.

A questo punto analizzando le possibili tipologie di disturbo, e in base agli obiettivi di controllo che abbiamo

possiamo decidere quale tipologia di segnale utilizzare

Lezione 29

Definire la Ricerca Operativa. Quante e quali sono le fasi dell'approccio modellistico alla

ricerca operativa?

La Ricerca Operativa (di seguito indicata con l'acronimo RO) si occupa dello sviluppo e dell'applicazione di

metodi quantitativi per la soluzione di problemi di decisione che si presentano nella gestione di imprese e

organizzazioni. Essa utilizza modelli matematici per ricercare quella che è la soluzione ottima se possibile o

approssimata. Per fa ciò viene utilizzato un approccio modellistico che viene diviso in cinque fasi:

1. Descrizione e Analisi del problema: si cercano i parametri del sistema e le loro relazioni

2. Costruzione del modello: Si cerca di trasformare le relazioni del mondo reale trovate nella fase 1, in

relazioni matematiche

3. Analisi del modello: si cerca la soluzione ottima (se esiste) e si analizzano le variazioni del sistema alle

variazioni delle variabili

4. Selezione di «buone» soluzioni (simulazione e/o ottimizzazione): si cercano le soluzioni migliori facendo

simulazioni ed ottimizzando il modello

5. Validazione del modello: dopo aver trovato la soluzione migliore questa viene verificata con la

sperimentazione e/o con simulazioni.

Lezione 30

Cos'è un problema di programmazione matematica?

Quando dobbiamo risolvere dei problemi di ottimizzazione cerchiamo di trovare quei punti che soddisfano

le condizioni richieste. Analiticamente l’insieme S dei punti che risolvono il problema di ottimizzazione può

essere scritto con un insieme di vincoli g(x)<=O .

Detto ciò un problema di programmazione matematica e’ un problema di ottimizzazione scritto nella forma

seguente

min f(x) con i vincoli gi(x)<=0 , i=1,2…..m

I problemi di programmazione matematica si possono classificare in base alle proprietà della funzione

obiettivo e dei vincoli. Una possibil e classificazione si basa sulla linearità, ovvero possiamo distinguere:

•Problemi di Programmazione Lineare (PL) in cui la funzione obiettivo è una funzione lineare e i vincoli sono

espressi da un sistema di equazioni e disequazioni lineari

•Problemi di Programmazione Non Lineare (PNL) in cui l'obiettivo o i vincoli non sono tutti lineari.

Descrivere la formulazione di un generico problema di ottimizzazione (ad esempio di

minimizzazione).

Un problema di ottimizzazione può essere scritto come

min f(x) con x che appartiene ad S

E quindi si vuol trovare nell’insieme S il valore di x che dia il punto di minimo della funzione f

Si parla quindi di problemi di minimizzazione

Per generalizzare a tutte le tipologie ne caso in cui si trovassimo di fronte ad un problema che richiede max(fx)

basterà invertire di segno la funzione e trasformare il max in min

max(fx) = −mim (−f(x)) Downloaded by Carlo Marziani (carlomarziani62@gmail.com)