Esempio di controllo della temperatura in un dispositivo elettronico

Questo studio si concentra sulla progettazione e sintonizzazione di controllori Proporzionali (P), Proporzionali-Integrativi (PI) e Proporzionali-Integrativi-Derivativi (PID) per un sistema di controllo automatico della temperatura di un dispositivo elettronico, modellato come un sistema First-Order Plus Time Delay (FOPTD). I parametri del modello FOPTD sono stati identificati utilizzando Simulink e MATLAB tramite il metodo della tangente. La sintonizzazione dei controllori è stata eseguita tramite il metodo "trial & error" in ambiente di simulazione. Si è osservato che il controllore P riduce l'errore a regime ma mantiene un offset, mentre l'azione integrale del controllore PI elimina tale errore, migliorando significativamente la risposta del sistema nonostante un potenziale aumento dell'overshoot. L'aggiunta dell'azione derivativa (PID) anticipa gli errori e smorza le oscillazioni, ma per un sistema FOPTD lento come quello analizzato, i suoi benefici possono essere marginali, suggerendo che un controllore PI sia spesso sufficiente. Lo studio ha inoltre analizzato la reazione del sistema a disturbi esterni, come variazioni della temperatura ambiente e disturbi additivi, evidenziando comportamenti quali overshoot o undershoot dovuti all'inerzia termica e all'azione integrale. Infine, il controllore ha dimostrato una buona capacità di seguire le variazioni del set-point, con overshoot limitati e tempi di risposta adeguati.