Portale:Controlli automatici

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Il controllo automatico è un ambito multidisciplinare, a cui confluiscono diverse discipline, tra cui la matematica, la fisica, e l'ingegneria. I campi di interesse del controllo automatico riguardano lo studio dei sistemi dinamici, la teoria del caos, i controllori per i sistemi dinamici e la descrizione della strumentazione di controllo.

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Introduzione

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Il controllo automatico di un dato sistema (di un motore, di un impianto industriale, di una funzione biologica come il battito cardiaco) si prefigge di modificare il comportamento del sistema controllato (o meglio delle sue uscite) attraverso la manipolazione delle grandezze identificate come suoi ingressi.

Il controllo del sistema in esame viene affidato ad un altro sistema costruito appositamente, detto sistema controllante o controllore, che viene progettato dopo uno studio preliminare del sistema da controllare per individuarne il modello matematico esatto, servendosi degli strumenti messi a punto dalla teoria dei sistemi. Il controllo automatico di un sistema è possibile solo nella misura in cui il sistema stesso è raggiungibile e osservabile, cioè nella misura in cui è possibile portarlo in un dato stato interno agendo sui suoi ingressi, e risalire allo stato attuale del sistema basandosi sulle sue uscite.

Biografia

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Edward John Routh (Québec, 20 gennaio 1831 – Cambridge, 7 giugno 1907) è stato un matematico inglese.

A lui si deve il criterio di stabilità di Routh, un importante strumento della teoria dei controlli.

Dopo la sua nascita in Québec, si trasferì con la sua famiglia nella colonia inglese dell'Alto Canada. Suo padre fu Sir Randolph Isham Routh (1782–1858), un ufficiale che combatté durante la Battaglia di Waterloo.

A 11 anni Routh si trasferisce in Inghilterra, dove studia alla University College School e alla University College di Londra (nel 1847), dove fu premiato con una borsa di studio. Ebbe come professore Augustus De Morgan, che lo incoraggiò a proseguire i suoi studi nell'ambito della matematica. Frequentò quindi il college Peterhouse, dove conobbe Isaac Todhunter e William Hopkins. Vinse assieme a James Clerk Maxwell il Premio Smith (Smith's Prize).

Dopo gli studi, ebbe una brillante carriera di professore in matematica, istruendo 600 allievi tra il 1855 e il 1888, 27 dei quali divennero Senior Wrangler. Tra i suoi studenti si ricordano: John William Strutt Rayleigh, Joseph John Thomson e George Howard Darwin.

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Lo sapevi che...

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Schema a blocchi di un controllo in retroazione.

La retroazione (feedback) è la capacità dei sistemi dinamici di tenere conto dei risultati del sistema per modificare le caratteristiche del sistema stesso.

In un controllo in retroazione il valore della variabile in uscita dal sistema viene letto dal controllore che agisce modificando l'ingresso del sistema. Questa caratteristica differenzia i sistemi retroazionati (ad anello chiuso) dai sistemi non retroazionati (ad anello aperto).

La teoria dei sistemi retroazionati è utilizzata in molti campi delle scienze pure, delle scienze applicate (tra cui i controlli automatici) e della biologia. In questo ultimo campo è molto interessante l'applicazione della retroazione allo studio dell'ecosistema planetario nota come ipotesi Gaia. Il concetto è stato introdotto dal matematico americano Norbert Wiener negli anni quaranta.

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Indice tematico

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Bibliografia di riferimento

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Analisi dei sistemi dinamici[modifica wikitesto]

A. Balestrino, G. Celentano. Teoria dei sistemi, Liguori, 1985
A. Di Febbraro, A. Giua. Sistemi ad eventi discreti, McGraw-Hill, 2002
A. Giua, C. Seatzu. Analisi dei sistemi dinamici, Springer
K.M. Hangos, J. Bokor, G. Szederkényi. Analysis and Control of Nonlinear Process Systems, Springer, 2004
Steven Strogatz. Nonlinear Dynamics and Chaos: With Applications to Physics, Biology, Chemistry, and Engineering (Studies in Nonlinearity), Perseus Books Group, 2001, ISBN 0-7382-0453-6

Controllo dei sistemi dinamici[modifica wikitesto]

P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni. Fondamenti di controlli automatici. McGraw-Hill Companies, Giugno 2008. ISBN 9788838664342.
K. Ogata. Modern Control Engineering. Prentice Hall, 2002.
E. D. Sontag (1990): Mathematical Control Theory, Springer, ISBN 3-540-97366-4
J. J. Slotine, Weiping Li. Applied Nonlinear Control,Prentice Hall, 1991
W. Perruquetti, J. P. Barbot. Sliding Mode Control in Engineering, Marcel Dekker, 2002
V. Utkin, J. Guldner, J. Shi. Sliding Mode Control in Electromechanical System, Taylor and Francis, 1999

Applicazioni specifiche di controllo[modifica wikitesto]

U. Kiencke, L. Nielsen. Automotive Control Systems, Springer, 2005
B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo. Robotica. Modellsitica, pianificazione e controllo, McGraw-Hill, 2008
P. Vas. Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press, 1998
(EN) George Stephanopoulos, Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice, Prentice Hall PTR, 1983, ISBN 0-13-128629-3.
(EN) William Luyben, Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, McGraw-Hill Companies, 1989, ISBN 0-07-039159-9.