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Controllo AUTOMAZIONE OGGI 82 | MARZO 2022 AUTOMAZIONE OGGI 436 Joseph Profeta La frequenza di campionamento e la risoluzione degli encoder hanno degli effetti sulla risposta in frequenza. Ma in cosa consistono con esattezza questi effetti e come influiscono sulla sintesi del controllore? Sintesi dei controllori digitali S olitamente l’architettura di un si- stema di controllo che utilizza un controllore digitale comprende un impianto e un’uscita dell’anello di retroazione, rappresentato dalla sua funzione di trasferimento, che richiede un cam- pionamento con una specifica frequenza. L’im- pianto dovrà ricevere un comando di attuazio- ne continuo nel tempo, che viene ottenuto da un segnale discreto per mezzo dello ZOH (Zero Order Hold). Campionamento per la conversione da analogico a digitale Quando si vuole utilizzare un convertitore analogico-digitale (A/D) la domanda che ci si pone più spesso è: quanti bit sono necessari per una data applicazione? In generale, nei convertitori A/D sono disponibili 8-20 bit e comunemente si utilizza un convertitore a 16 bit con una tensione di ingresso di ±10 Vc.c. Questo ADC fornisce un fondo scala di 20 Vc.c. e 216 livelli discreti, dove un singolo livello è uguale a 305 µV. Quando si utilizza questo tipo di soluzione si dovrebbe controllare la scala del sensore per stabilire la più piccola ampiezza di movimento attribuibile a un livello discreto del convertitore A/D. Tale cifra rappresenta la risoluzione del si- stema. In un sistema con un servomotore e un encoder, quest’ultimo produrrà un numero fi- nito di conteggi (risoluzione). Per esempio, un tipico encoder TTL con 1.000 linee avrà 4.000 conteggi/giro (dopo la quadratura), quindi un singolo conteggio è uguale a 0,09° quando si considera una capacità di corsa di 360°. Vale la pena ricordare che una scelta errata dell’encoder può influire sulla precisione e per- sino causare l’interruzione del funzionamento del sistema. Tenendo in mente questo aspetto, il consiglio è sempre quello di iniziare con la sintesi dell’encoder, poiché un conteggio er- rato comprometterà tutto il lavoro che segue. Perché il campionamento può essere problematico Il campionamento provoca un ritardo nell’a- nello di controllo e quindi una perdita di fase. Un altro problema è la scelta della corretta frequenza di campionamento, in quanto un se- gnale a elevata frequenza può essere confuso con uno a una frequenza più bassa (effetto aliasing). Di conseguenza, la maggior parte dei controllori utilizza un filtro anti-alias, o tecniche di sovra-campionamento per rilevare le medie e contribuire al livellamento del rumore. Ulteriori problemi sorgono per via dell’errore di quantizzazione. A causa della risoluzione finita, il sistema di controllo non riceve informazioni fra due campioni. Vi è quindi la necessità di una discretizzazione a un valore ben noto di tutti i campioni che ricadono in un intervallo di ten- sione detto ‘quanto’. Questi errori di quantizza- zione (o di ‘arrotondamento’) possono causare piccole oscillazioni (cicli limite), un rumore bianco nel sistema direttamente proporzionale Quali sono gli aspetti che maggiormente influenzano la sintesi di un controllore?