Riassunto analitico
La tesi proposta nasce dall’esigenza di stabilire una procedura oggettiva e automatizzata che permetta di tarare i regolatori di corrente, deflussaggio e velocità presenti in uno schema di controllo di un azionamento elettrico di trazione destinato al settore automotive.
L’obiettivo finale è trovare una configurazione ottimale che permetta il soddisfacimento di quattro requisiti, scelti a priori, sulla risposta del sistema: il Tempo di risalita, il Tempo di stabilizzazione, la Sovraelongazione e la Sottoelongazione.
Lo scopo è perseguito tramite un modello Matlab Simulink appositamente realizzato, che riproduce virtualmente la configurazione dell’azionamento elettrico e del banco prova.
Nel primo capitolo vengono presentate: le caratteristiche degli inverter a tensione impressa, il funzionamento delle macchine elettriche sincrone, la struttura dello schema di controllo generalmente adottata in ambito automotive e quella specifica proposta durante questo lavoro di tesi. Alla fine del capitolo sono riportate alcune tecniche, generalmente conosciute, per la taratura dei controllori.
Nel secondo capitolo è descritto il modello Simulink. Il modello è creato appositamente per permettere la calibrazione dell’intero sistema in ambito virtuale, con l’obiettivo di snellire la successiva campagna sperimentale da condurre al banco prova.
Il terzo capitolo si occupa di porre a verifica il modello per valutare che esso risponda in maniera coerente e fisica. Vengono indagate nel dettaglio tutte le funzionalità dello schema di controllo e gli effetti che esse hanno sulla risposta del sistema. Inoltre è valutata la sensibilità del modello al variare dei parametri elettromagnetici della macchina elettrica implementata.
Il quarto capitolo presenta la procedura per tarare i controllori e l’applicativo che si è utilizzato per effettuare l’ottimizzazione dei coefficienti proporzionale, integrale e derivativo (se presente). Successivamente è riportato il confronto tra le risposte ottenute con la configurazione ottimizzata e quelle ricavate con la configurazione manuale usata dall’azienda. Infine viene condotta un’analisi di sensitività della risposta nell’intorno dell’ottimo individuato, così da verificare la robustezza di tale configurazione.
Nel quinto capitolo vengono delineate le conclusioni del lavoro svolto e i suoi possibili sviluppi futuri.
La procedura ha permesso di trovare un metodo efficace per ottenere una risposta del sistema conforme alle scelte sui quattro indici prima citati. Le configurazioni trovate per i vari regolatori sono risultate perlopiù migliorative. Generalmente il Tempo di risalita e il Tempo di stabilizzazione sono diminuiti, la Sovraelongazione è stata mantenuta entro i limiti imposti e non si sono mai verificati fenomeni di Sottoelongazione.
La simulazione a priori del sistema ha inoltre permesso di individuare quali sono le caratteristiche dello schema di controllo che maggiormente impattano sulla risposta dell’azionamento elettrico e di conseguenza ridurre ulteriormente la campagna sperimentale necessaria per la calibrazione del sistema.
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