Riassunto analitico
Negli ultimi decenni si sono sviluppati sempre più sistemi di aiuto all’operatore in operazioni che richiedono particolare abilità ed esperienza, il settore automotive è stato uno dei primi ad introdurre sistemi di questo tipo un esempio è l’assistenza al parcheggio, in cui il sistema parcheggia automaticamente l’auto e non richiede alcuna abilità all’operatore. Questi aiuti si sono poi espansi anche in altri settori come quello della meccanizzazione agricola (guida satellitare per mantenere traiettorie rettilinee) e al settore del movimento terra. Proprio a quest’ultimo settore si rivolge lo studio proposto nella seguente tesi.
Il dispositivo di aiuto ha il compito di aiutare l’operatore nelle fasi di livellamento, scavo e movimentazione dei materiali. Il sistema deve garantire una volta che l’operatore decide di attuarlo di mantenere traiettorie dell’utensile (benna) rettilinee planari o con angoli assegnati per realizzare piani inclinati perfetti.
Il compito in questione risulta di difficile realizzazione soprattutto per operatori inesperti che non hanno la conoscenza piena della macchina, inoltre anche per operatori esperti risulta essere una operazione molto critica che richiede un’elevata attenzione da parte di quest’ultimo. Spesso durante queste fasi l’operatore passa più volte sullo stesso punto in quanto non riesce nell’obiettivo al primo tentativo. Questo sistema permette quindi di ridurre drasticamente i tempi di queste operazioni garantendo un risultato ottimale anche in mancanza di esperienza da parte dell’operatore.
Si è sviluppato un modello Simulink dell’escavatore a disposizione bobcat 435 dotato di una movimentazione idraulica con distributore compensato DPX100 di Walvoil. Si è utilizzato il pacchetto Simscape Multibody e Fluid per riuscire a realizzare un modello coerente alla realtà.
L’approccio Model Based ha permesso una riduzione drastica dei tempi di sviluppo del controllore riducendo al minimo gli sforzi e i costi dovuti alla fase di hardware in the loop. Infatti è stato possibile verificare l’efficacia di varie tipologie di controllore e utilizzare la soluzione ottimale sul prototipo.
Il modello è stato validato tramite prove sperimentali che prevedono risposte a gradino a onda quadra e onda sinusoidale. In queste prove sono state analizzate tutte le grandezze oleodinamiche e meccaniche e successivamente confrontate con il modello matematico.
I distributori compensati permettono di avere una portata costante proporzionale all’apertura della nicchia ed indipendente dal carico questa caratteristica risulta fondamentale per la scelta del controllore.
La scelta è quindi ricaduta su un controllore proporzionale derivativo che permette delle ottime potenzialità di controllo.
La sessione finale di Hardware in the loop valida la tipologia di controllore e di modello.
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