L’andamento dell’esperimento viene visualizzato con opportuni grafici che rappresentano il riferimento, l’uscita e il comando fornito agli attuatori del sistema. È inoltre disponibile un feedback di tipo visivo, realizzato mediante una telecamera, che consente di osservare in linea il sistema, durante lo svolgimento dell’esperimento. Al termine della sessione è possibile acquisire i tracciati delle principali grandezze di interesse, memorizzati in un file in formato workspace di Matlab (.mat). Ciò consente di effettuare analisi fuori linea relative all’esecuzione dell’esperimento.
Progettazione di nuovi controllori
Per progettare nuovi controllori è necessario disporre delle versioni più recenti di Matlab e Simulink. Questa operazione è facilitata dall’uso di un template del controllore disponibile (download) dalla “Control Type Interface”. Il file template.mdl è un modello del controllore in formato Simulink. Nel template sono inclusi due sottosistemi Simulink, uno denominato “act_reference” e l’altro “act_controller”. Il primo contiene tutti i segnali di riferimento applicabili al processo durante l’esperimento. Questi possono essere personalizzati dall’utente: alcuni riferimenti sono già forniti di default, ma l’utente può eliminarli, modificarli o inserirne altri. L’inserimento di nuovi riferimenti è semplificato da alcuni esempi riportati nel blocco “Other References”. Per il progetto del controllore, è necessario aprire il blocco “act_controller”, all’interno del quale sono visibili i blocchi relativi ai segnali di riferimento, di ingresso e di uscita. È sufficiente quindi collegare opportunamente tali blocchi, utilizzando i vari strumenti messi a disposizione da Simulink (guadagni, funzioni di trasferimento, funzioni non lineari, ecc.). La classe di controllori implementabili in Act è molto ampia e spazia dai controllori lineari a quelli non lineari e robusti. L’Automatic Control Telelab mette inoltre a disposizione dell’utente la possibilità di poter variare in linea, durante l’esecuzione dell’esperimento, alcuni parametri del controllore. Per poter implementare tale funzione, l’utente deve progettare il controllore nominando opportunamente il blocco relativo al parametro variabile. In particolare il nome del blocco deve avere il prefisso “Act_TP_”. Una volta completato il modello Simulink, è necessario inviarlo al server tramite il pulsante “Send Controller File”. Il server analizza quindi il file, controllando la correttezza formale della sintassi, lo compila e quindi visualizza l’interfaccia preposta alla gestione dell’esperimento.
Architettura dell’ACT
L’architettura software alla base di Act consta di due parti che riguardano il lato client, ossia la parte relativa alle interfacce utente, e il lato server, quello preposto all’interazione con il processo. Per quanto concerne il client, l’interfaccia utente è stata realizzata mediante applet Java; l’utilizzo di tale strumento consente di accedere al telelaboratorio indipendentemente dalla piattaforma utilizzata. Il sistema operativo su cui opera il server è Microsoft Windows Nt/2000. L’eseguibile che pilota il processo fisico è il file process.exe generato con l’ausilio di Real-Time Workshop (Rtw), un toolbox di Matlab che consente la generazione di eseguibili a partire da modelli Simulink. Al fine di realizzare la connessione con il client e la gestione dell’esperimento in tempo reale, sono state inserite opportune routine all’interno del codice ottenuto da Rtw. Nel caso di controllore progettato dall’utente (control.mdl), si è anche resa necessaria una fase di integrazione tra il controllore ed il modello Simulink preposto all’interfaccia con il processo (source.mdl).
Conclusioni
In questo lavoro è stato presentato un laboratorio remoto per i sistemi automatici sviluppato presso l’Università di Siena. La peculiarità di tale laboratorio è quella di consentire all’utente remoto di progettare un proprio controllore mediante un modello Simulink. Gli sviluppi futuri prevedono l’ampliamento del numero di processi disponibili per il controllo. Si vuole in particolare aggiungere un braccio robotico a sei gradi di libertà per eseguire esperienze di telelaboratorio anche per applicazioni robotiche. È inoltre in fase di sviluppo una speciale interfaccia che permetta di valutare in modo automatico le prestazioni dei controllori progettati dagli utenti. Il suo scopo è quello di implementare sessioni di competizione tra utenti dove questi possano confrontarsi per selezionare le leggi di controllo migliori. Il software, alla base del telelab, è coperto dai Diritti d’Autore (Copyright) con registrazione presso il Registro Pubblico per i programmi per elaboratore; data di registrazione 21/12/01; numero progressivo 002113; ordinativo D002741.
Bibliografia
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