Modellazione, analisi dinamica e controllo di corrente di un motore DC

Il motore in corrente continua (DC) rappresenta una macchina elettrica fondamentale in numerosi sistemi di automazione e attuazione industriale, grazie alla sua linearità e versatilità. La presente tesi affronta la modellazione, l’analisi dinamica e il controllo di corrente di un motore DC a magneti permanenti, integrando lo studio teorico con la simulazione numerica e l'implementazione sperimentale. Nella prima parte viene sviluppato il modello elettromeccanico del sistema, analizzandone il comportamento nel dominio di Laplace. Lo studio delle funzioni di trasferimento e dei diagrammi di Bode evidenzia la netta separazione tra la dinamica elettrica (veloce) e quella meccanica (lenta). L'analisi è supportata da simulazioni in ambiente PLECS che confrontano la risposta al gradino al variare dei parametri inerziali. Successivamente, vengono esaminate le tecniche di alimentazione tramite convertitori elettronici di potenza e modulazione Pulse Width Modulation (PWM), propedeutiche alla progettazione di un controllo in catena chiusa. La parte finale dell’elaborato è dedicata all’implementazione pratica di un sistema di controllo di corrente mediante scheda Arduino Uno, programmata tramite ambiente di sviluppo Arduino IDE, e scheda Motor Shield per il pilotaggio del motore. In particolare, vengono analizzate le modalità di acquisizione della misura di corrente, mettendo in luce il campionamento sincrono e il filtraggio del segnale mediante filtro RC e concludendo con la taratura e la verifica sperimentale di un controllore Proporzionale-Integrale (PI). Il lavoro svolto ha consentito di integrare l’analisi teorica con l’implementazione pratica evidenziando le principali problematiche di un sistema reale e proponendo soluzioni funzionali per la loro gestione.