Azionamenti Elettrici per l'Automazione I 
 

                                                         Docente: prof. Ignazio Marongiu

                                                                            Raggruppamento: Ing_Ind/32

                                                                           Tipo di Corso: a scelta per Laurea Ing. Elettrica obbligatorio per Laurea specialistica in Ing. Elettrica

                                                                            Ricevimento Studenti: Lunedì, Martedì, Mercoledì, Venerdì (11.00-13.00)


Obiettivi: : Il corso ha come obiettivi la conoscenza della struttura, del funzionamento e degli elementi principali della progettazione del sistema "azionamento elettrico" e dei suoi componenti fondamentali. Il corso, pur considerando applicazioni di trazione e propulsione, particolarmente è rivolto agli azionamenti elettrici ad elevate prestazioni dinamiche, tipiche delle applicazioni robotiche, delle quali vengono evidenziate le principali problematiche funzionali e costruttive. 

Azionamenti Elettrici per L’Automazione I 

Argomenti del corso

Lezione

Eserc.

 lab.

Generalità : Componenti fondamentali degli azionamenti elettrici per l'automazione. Servomotori e attuatori elettromagnetici. Alimentatori elettronici e sistemi di controllo automatico e diagnostica. Sistemi integrati hardware-software: piattaforme analogiche, digitali ed ibride. Sistemi di misura, osservatori di stato ed identificatori parametrici: sensori analogici, digitali ed ibridi;  Interfacce hardware e software. Esempi di applicazione nella robotica.

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Classificazione: Azionamenti elettrici ad elevate prestazioni dinamiche. Movimento continuo  e moto  incrementale. Tipo di carico, coppia, velocità e potenza. Campi di regolazione della velocità a potenza costante ed a coppia costante. Azionamenti per lavorazioni meccaniche impegnative: assi e mandrini.  Decelerazione e recupero in frenatura. Prestazioni dinamiche.  Tipo di alimentazione e dispositivi di controllo e protezione interposti.

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Azionamenti in corrente continua:  Servomotore in corrente continua, particolarità costruttive; eccitazione con magneti permanenti. Controllo automatico dell'azionamento: prestazioni dinamiche con retroazioni di corrente, velocità e posizione; luoghi delle radici e diagrammi di Bode relativi; banda passante; risposta indiciale ed alla rampa di velocità. Saturazioni di tensione e di corrente: effetti sul sistema di controllo, filtro anti wind-up. Ripple della tachimetrica ed effetti sul sistema di controllo e sulle prestazioni dell'azionamento. Vibrazioni torsionali; notch filter. Conclusioni; pregi e difetti degli azionamenti in corrente continua.  

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Alimentatori Elettronici: Principali componenti elettronici impiegati come interruttori (MOSFET, JBT, IGBT, SCR, GTO, IGCT). Tipi di convertitori elettronici di frequenza: AC-DC, AC-AC, DC-DC, DC-AC; principali circuiti e principi di funzionamento; tecniche di controllo e modulazione. Raddrizzatore monofase e trifase. Chopper (step-up/down) ed a quattro quadranti come alimentatore dell’azionamento in corrente continua. Inverter a tensione impressa; tecniche di controllo e modulazione analogiche e digitali, controllo vettoriale. Anelli di corrente e relative realizzazioni. Frequenza di modulazione e ondulazione di corrente.

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Azionamenti brushless : Servomotori brushless: forme e particolarità costruttive. Modello matematico.  Magneti permanenti  di eccitazione tradizionali (ferrite) e ad alta energia (samario-cobalto, neodimio-ferro-boro). Controllo con tecnica trapezia; risoluzione del sensore di posizione; studio della commutazione; ripple di coppia; ricostruzione della corrente di coppia. Diagrammi a blocchi dell’azionamento. Caratteristica meccanica dell'azionamento. Controllo con tecnica sinusoidale; modulazione del convertitore; anelli di corrente; risoluzione del sensore di posizione e ripple di coppia. Trasformazione delle equazioni in coordinate rotoriche; controllo dell'angolo di coppia e orientamento di campo. Diagrammi a blocchi dell’azionamento

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Azionamenti asincroni: Servomotori asincroni: modalità costruttive. Controllo dell'azionamento a ciclo aperto ed a ciclo chiuso. Tecniche tradizionali di controllo della velocità. Controllo del rapporto tensione/frequenza, curve di coppia. Campi di velocità a coppia ed a potenza costante, deflussaggio. Anelli di corrente. Diagrammi a blocchi dell’azionamento nel caso di controllo scalare.

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Totale  Þ 60  ore

44

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Testi consigliati:  Appunti dalle Lezioni
Prerequisiti richiesti: Nozioni di Elettrotecnica per meccanici (principi di funz. delle Macchine Elettriche, diodo e transistor bipolare) e Controlli Automatici.
Svolgimento esame: Orale.

                                     

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