Utilizzo di accelerometri MEMS lato carico in sistemi di servo-posizionamento industriali

I sistemi di servo-posizionamento industriali sono composti da un attuatore e un carico collegati mediante una o più trasmissioni di potenza poste in serie. Queste ultime sono caratterizzate da un comportamento visco-elastico che, in situazioni di forte sollecitazione meccanica, può portare all'insorgere di vibrazioni tra motore e carico. Queste condizioni si verificano di solito nel caso si utilizzino elevate dinamiche di movimentazione e traiettorie di posizionamento aventi discontinuità in velocità e/o accelerazione. Al fine di smorzare attivamente queste oscillazioni è fondamentale disporre di una accurata conoscenza dello stato del sistema e definire un appropriato sistema di controllo. Tra le molte soluzioni in letteratura la tesi approfondisce l’applicazione del filtro di Kalman alla stima dello stato di un sistema di servo-posizionamento reale, rappresentato da uno degli assi della macchina L3 per il taglio laser di lamiere prodotta dalla Salvagnini S.p.A. Al fine di garantire una stima accurata e robusta, viene studiata e implementata una versione dello stimatore ottimo supportata dall’impiego di un accelerometro MEMS low cost installato sul carico della catena cinematica (acceleration-aided Kalman filter). Per tenere in considerazione il bias del sensore e la sua lenta variazione nel tempo (drift), il filtro è costruito sul modello aumentato del sistema. Infine, per tenere in considerazione i contributi non lineari dell’attrito nel processo di stima, si realizza una versione estesa del filtro precedente (acceleration-aided extended Kalman filter). Nell’elaborato vengono infine presentati e confrontati i risultati sperimentali ottenuti con le varie versioni dello stimatore al fine di dimostrare i benefici apportati dall’utilizzo del sensore MEMS alla qualità e alla robustezza della stima dello stato.