Progettazione in ambiente MATLAB/Simulink del controllo di un attuatore elettromagnetico per un motore automobilistico

L’automazione fonde al suo interno contenuti e metodi provenienti da diversi campi dell’ingegneria, i più importanti dei quali sono i settori industriale e dell’informazione. Da questa branca dell’ingegneria derivano sistemi fisici di diversa natura con lo scopo di mantenere un comportamento prestabilito e in grado di reagire in maniera autonoma a eventuali sollecitazioni esterne ad essi. Questi sistemi, detti Control Systems, sono costituiti da dispostivi di misurazione, che permettono di conoscere lo stato in cui si trova il sistema, e un algoritmo che elabora i dati ricevuti dai sensori ed esegue comandi per la variazione dello stato del sistema mediante dispostivi detti attuatori. Più precisamente, un attuatore è un dispositivo che, in un sistema di automazione, trasforma una decisione automatica di comando, elaborata da una scheda elettronica di controllo, in un’azione fisica sul processo oggetto della regolazione. Più semplicemente, un attuatore agisce su un segnale di input (tipicamente di natura elettrica) e lo trasforma in movimento. In questa tesi analizzeremo il modello dinamico di un attuatore elettromagnetico, utilizzando le conoscenze acquisite durante il corso di Controlli Automatici. Studieremo prima la condizione di equilibrio ad ingresso costante del sistema e proporremo un’approssimazione lineare del modello per descrivere la risposta del sistema a piccole variazioni dei valori in ingresso. Lo studio del nostro sistema proseguirà progettando per il modello in catena aperta prima derivato uno schema a retroazione negativa, o anello chiuso, in cui faremo uso di controllori PID che permettano al sistema retroazionato di rispondere a segnali in ingresso canonici con errore a regime permanente nullo o limitato. L’analisi verrà supportata dal software MATLAB e dal toolbox Simulink quali strumenti di calcolo e simulazione del modello dinamico dell’attuatore.