EnglishModellistica e controllo dei processi di digestione anaerobica per la produzione di biogas
La ricerca, nata nell’ambito delle attività del progetto Fabbrica della Bioenergia, si è indirizzata inizialmente alla modellistica Object-Oriented dei processi biochimici coinvolti nella digestione anaerobica per la produzione di biogas, per convergere successivamente verso l’analisi e la sintesi di tecniche avanzate di identificazione e controllo.
Modellistica Object-Oriented di sistemi meccatronici
L’attività di ricerca nell’ambito della modellistica Object-Oriented si è rivolta essenzialmente allo sviluppo di modelli di veicoli, in particolare motociclette, utilizzati nello studio di sistemi di frenatura ABS e nella verifica di assetto, e allo sviluppo modulare di modelli di sistemi meccanici ad elasticità distribuita. Più recentemente la ricerca si è indirizzata anche allo sviluppo di tool per la manipolazione simbolica dei modelli generati, finalizzata ad un riduzione d’ordine del modello e all’utilizzo dei modelli stessi in tecniche avanzate di controllo.
Controllo di azionamenti affetti da elasticità, attrito e disturbi di coppia
I riscontri sperimentali acquisiti dall’analisi delle prestazioni delle strategie di controllo forza/posizione hanno suggerito altre linee di ricerca, relative alla modellistica, identificazione e compensazione dei disturbi di coppia ed alla soppressione delle vibrazioni nei servomeccanismi affetti da elasticità. La ricerca sui disturbi di coppia ha condotto alla sintesi di un modello semplice e compatto, facilmente utilizzabile anche per una compensazione adattativa. La pesante influenza dell’attrito sulle prestazioni dei servomeccanismi ha infine indotto da un lato ad un’indagine sulla modellistica dell’attrito, che ha portato allo sviluppo di un modello innovativo, e dall’altro all’analisi di alcuni particolari cicli limite.
Modellistica e simulazione di sistemi meccanici
L’attività svolta si è concentrata inizialmente sull’analisi dei fenomeni meccanici discontinui. Successivamente si è indirizzata alla realizzazione di un ambiente innovativo per la simulazione dinamica, iniziata nell’ambito di tecniche tradizionali e proseguita poi nel progetto di un ambiente ad approccio modulare e acausale, basato su concetti, tecniche e strumenti Object-Oriented. La ricerca ha avuto come riferimento tre casi applicativi: la modellizzazione di un gripper progettato per applicazioni spaziali, di un veicolo agricolo cingolato, e di un centro di lavoro a tre assi. Una ricerca di interesse più strettamente applicativo, affrontata con strumenti tradizionali, si è invece indirizzata verso la modellizzazione degli hard disk drives.
Controllo ibrido forza/posizione per robot industriali
La ricerca ha avuto come obiettivo principale il progetto di una strategia di controllo ibrido forza/posizione che minimizzasse le modifiche all’architettura standard dei robot industriali, così da facilitarne l’implementazione e l’integrazione a livello software. Questa impostazione ha condotto alla scelta di una strategia a controllo di forza implicito, in cui cioè l’azione di controllo in forza si esercita mediante una polarizzazione aggiunta ai set point di angolo motore. La prima versione della strategia, progettata facendo riferimento ad un robot rigido, è stata successivamente modificata a fronte dei risultati sperimentali, che hanno evidenziato il ruolo fondamentale dell’elasticità nei giunti. La ricerca si è infine concretizzata nel tentativo di sviluppo di un’applicazione industriale di sbavatura robotizzata. Da un lato si è dimostrato la realizzabilità dell’applicazione, dall’altro se ne sono evidenziati i limiti, derivanti in gran parte dall’utilizzo di componenti industriali standard. L’attività di ricerca è quindi proseguita con l’analisi e la sperimentazione di tecniche di controllo di impedenza.
Identificazione di sistemi dinamici caratterizzati da ritardi
Il tema di ricerca è stato suggerito inizialmente da un problema di identificazione del modello di un mulino per la macinazione del carbone, descrivibile da un semplice sistema del primo ordine e da un ritardo. L’algoritmo di identificazione del ritardo progettato in tale caso particolare è stato successivamente generalizzato ed esteso all’intera classe dei sistemi lineari a parametri incerti. L’analisi teorica delle proprietà dell’algoritmo, che ha evidenziato la necessità di un’azione filtrante sui dati, ha inoltre condotto all’individuazione di criteri per la scelta della banda passante del filtro, anche nel caso di un generico algoritmo di stima ai minimi quadrati applicato all’identificazione del ritardo.
Modellistica, controllo e simulazione di processi termoidraulici
L’attività, iniziata con la tesi di Laurea “Simulazione e controllo di un generatore di vapore a circolazione naturale”, è poi proseguita nello studio di tecniche innovative di controllo in cascata e di controllo digitale di impianti idroelettrici. Nel primo caso le migliori proprietà di robustezza dello schema proposto rispetto allo schema classico sono state verificate, analiticamente e numericamente, in riferimento al caso del controllo di temperatura del vapore surriscaldato in un generatore di vapore a circolazione naturale, mentre nel secondo caso la riformulazione del modello di condotta in termini di sistema a tempo discreto ha consentito la sintesi di un sistema di controllo caratterizzato da due proprietà: l’adattamento di impedenza della condotta ed uno smorzamento attivo delle oscillazioni di portata e pressione a bassi carichi. Nell’ambito di una ricerca sulle tecniche di ottimizzazione dell’utilizzo del combustibile nelle centrali termoelettriche, rispettose dei vincoli sulle emissioni di inquinanti, si è sviluppata una tecnica di stima delle emissioni di ossidi di azoto basata sull’utilizzo di reti neurali.