Controllo di posizione e compensazione dell’isteresi per un attuatore piezoelettrico

Negli ultimi decenni, lo sviluppo dei sistemi meccatronici ha portato a una crescente necessità di tecniche di controllo sempre più sofisticate, in grado di garantire elevate prestazioni anche in presenza di incertezze e disturbi. Questo elaborato ha come obiettivo lo studio di tecniche finalizzate al controllo di un attuatore piezoelettrico. Questa tipologia di attuatori viene utilizzata per svolgere microspostamenti di precisione, nei settori all'avanguardia della tecnologia. Nello specifico la necessità è quella di compensare le forti non linearità dovute ai fenomeni indesiderati d'isteresi, caratteristici del tipo di materiali utilizzati per costruire questi attuatori. A tal fine, tramite prove sperimentali, è stato ricavato il modello descrittivo dell'attuatore, considerato come un sistema meccanico del secondo ordine. Dal modello ottenuto è stato possibile eseguire delle simulazioni tramite il software Simulink di Mathworks, verificando le caratteristiche del piezo. In seguito è stato progettato un classico controllore in retroazione per la parte lineare del sistema. Per far fronte alle caratteristiche non lineari di tipo isteretico, è stato sviluppato un controllo in feedforward. L’isteresi è stata modellata come un disturbo, identificato sperimentalmente e compensato mediante una tecnica innovativa che non richiede l’inversione del relativo modello. I risultati ottenuti dimostrano che il metodo proposto consente di controllare efficacemente l’attuatore, eliminando le derive dovute all’isteresi e permettendo di ottenere un sistema di posizionamento di precisione con prestazioni elevate. Il lavoro evidenzia il potenziale dell'approccio che combina il controllo in feedback, per la regolazione delle dinamiche lineari del sistema, e del controllo in feedforward, per compensare l'isteresi dei materiali piezoelettrici. La tecnica inversion-free che è stata utilizzata permette di compensare l'isteresi con un approccio molto semplice e intelligente, sviando il complesso problema legato all'inversione di fenomeni non lineari.