Miglioramento prestazionale di un servoposizionatore industriale mediante misure accelerometriche lato carico

Nell'industria moderna, i sistemi di servoposizionamento sono fondamentali in tutte le applicazioni che richiedono movimentazioni a elevata accuratezza e precisione. La necessità di aumentare l'efficienza dei sistemi di posizionamento porta a ricercare spostamenti sempre più rapidi: questo comporta un problema non indifferente nel controllo del carico, dovuto alle trasmissioni che presentano non idealità quali elasticità e attriti non trascurabili. Nella seguente tesi, sviluppata all'interno di Salvagnini S.p.A., si indagano degli algoritmi di controllo che permettono lo smorzamento delle vibrazioni indotte al carico dal servoposizionatore. Al fine di ridurre le oscillazioni che si presentano in movimentazioni ad elevate dinamiche risulta fondamentale la conoscenza completa dello stato del sistema, in particolare delle grandezze che interessano il carico. Queste ultime possono essere ottenute grazie ad un encoder aggiuntivo, il quale però può presentare problematiche legate al costo elevato, all'ingombro, nonché alla fragilità nell'utilizzo in macchine industriali. L'alternativa è la stima delle grandezze necessarie attraverso un osservatore dello stato. Tuttavia, a causa del rumore, nonché dei disturbi esterni, spesso le stima dell'osservatore degradano. Per questo motivo è possibile realizzare uno stimatore che sfrutta oltre alle misure del motore, le misure di un accelerometro MEMS posto solidale al carico. L'utilizzo di questi accelerometri, poco costosi e poco ingombrati, è stato oggetto di precedenti lavori di tesi che dimostrano l'effettivo miglioramento nella stima dello stato, soprattutto in termini di robustezza. Di conseguenza risulta essere un ottimo compromesso per ottenere le informazioni del carico. Gli algoritmi di controllo indagati sono molteplici, dal controllo multi-anello lineare basato su PID, al controllo non lineare, al controllo predittivo MPC. Inizialmente, i diversi metodi di controllo sono investigati da un punto di vista teorico, per comprenderne i benefici e gli svantaggi; successivamente, si sono implementati i più promettenti in un banco prova che riproduce un sistema di servoposizionamento industriale. Lo smorzamento delle vibrazioni, implementato direttamente nel controllore del sistema, permette di migliorare effettivamente il posizionamento: è possibile utilizzare dinamiche elevate senza eccitare le vibrazioni del carico. Il risultato è una diminuzione del tempo ciclo e un miglior comportamento del carico.