Stima sensorless della posizione di un attuatore a solenoide per uso in servovalvole oleodinamiche

L'obiettivo di questa tesi è lo sviluppo di un algoritmo per effettuare la stima in real-time della posizione di un attuatore a solenoide destinato ad essere utilizzato in servovalvole oleodinamiche, eliminando la necessità dell'uso di sensori fisici di posizione esterni. La stima si basa sulla relazione presente tra l'induttanza e la posizione meccanica dei solenoidi, sfruttando tale dipendenza come principio di misura sensorless. Il fulcro del metodo proposto risiede nella determinazione dell'induttanza utilizzando come sensore virtuale il solenoide non coinvolto nella movimentazione della valvola. Su tale avvolgimento viene applicato un segnale PWM a basso duty-cycle, acquisendo i corrispondenti segnali di tensione e corrente. Il valore di induttanza viene stimato utilizzando le leggi fondamentali dei circuiti RL e il calcolo del rapporto tra i fasori di tensione e di corrente alla frequenza del segnale PWM applicato, determinati utilizzando l'algoritmo di Goertzel. Ottenuta tale stima, si è in grado di risalire al valore di posizione dell’attuatore sfruttando la conoscenza della curva induttanza-posizione ricavata mediante una procedura di caratterizzazione offline. Il lavoro è stato svolto in varie fasi. Inizialmente è stata verificata la fattibilità del metodo attraverso delle prove sperimentali mediante le quali poter confermare la relazione tra induttanza e posizione dell'attuatore a solenoide. A ciò si è affiancata una simulazione per validare la possibilità dell’impiego dell'algoritmo di Goertzel nel ricavare la stima del valore di induttanza. Avendo ottenuto un esito positivo, si è passati alla realizzazione della circuiteria hardware necessaria, allo sviluppo di una procedura di caratterizzazione sperimentale della curva induttanza-posizione e alla definizione di una procedura di scalatura della curva caratteristica di un solenoide alla curva nominale. Si è poi proceduto allo sviluppo e collaudo del programma per la stima in tempo reale della posizione. In questa fase sono state riscontrate due problematiche: l'influenza dei disturbi introdotti dal pilotaggio e l’effetto della temperatura sulle stime. Per entrambe sono state trovate soluzioni efficaci oltre a ricavare una stima del valore medio di temperatura del solenoide. L'intero sistema è stato realizzato utilizzando l'ambiente software MATLAB Simulink.