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AUTOMAZIONE OGGI 354
SOLUZIONI SOFTWARE PER L’INDUSTRIA
Nell’ambito della produzione eolica, il vento genera una forza
ascendente sulle pale rotoriche delle turbine sviluppando il
movimento necessario alla generazione dell’energia. Ma, a
partire dalla velocità del vento di circa 12 m/s, la potenza al
rotore diventa maggiore dell’uscita nominale della turbina e
deve essere quindi limitata. A tale scopo, viene modificato
l’angolo d’ingresso del vento regolando l’inclinazione delle
pale rotoriche. Questo metodo di regolazione viene chiamato
’pitch control’. Il relativo loop di controllo è fortemente non
lineare a causa del comportamento aerodinamico delle pale.
Quando si progetta la meccanica di una turbina eolica, i cari-
chi che gravano sulla turbina sono decisivi, per cui è richiesta
un’attenta parametrizzazione del controllore di velocità. La
preconfigurazione dei parametri del controllore avviene grazie
a un processo di simulazione in cui un modello computeriz-
zato della turbina viene sottoposto a diversi profili standar-
dizzati del vento. Il processo di ottimizzazione è complesso e
laborioso e la soluzione finale è solo il migliore compromesso.
Uso della logica fuzzy
I controllori fuzzy operano su stati non lineari, si fanno ap-
prezzare per la loro robustezza ed è noto che il loro uso in
sistemi altamente non lineari porta a ottime caratteristiche di
controllo. Questi dispositivi si basano su regole per le quali,
anche se il modello cambia, il processo fondamentale rimane
lo stesso e le regole restano valide. Il valore di controllo è cal-
colato sulla base di tali regole, quindi non occorrono informa-
zioni esatte sul sistema. Per questo, i controllori fuzzy meglio
si prestano a gestire diverse tipologie di turbine. Inoltre, la
parametrizzazione è semplificata, perché è su base cognitiva
e non sono richieste conoscenze matematiche. Sulla base
di queste considerazioni, Beckhoff ha progettato un control-
lore fuzzy per il software di automazione TwinCAT, al fine di
regolare l’inclinazione delle pale e quindi la velocità dei rotori
delle turbine eoliche in modo efficace. Il pitch controller fuzzy
per TwinCAT monitorizza la velocità del rotore e decide di
conseguenza la relativa inclinazione delle pale.
La deviazione della velocità dal valore importato e l’acce-
lerazione del rotore sono calcolate internamente. A queste
grandezze sono assegnate quantità fuzzy, con bande at-
torno ai valori centrali. Una deviazione di velocità nulla è il
Un controllore
fuzzy per
turbine eoliche
Lucrezia Campbell
PC Control per turbine eoliche
Grafica del pitch controller
Il controllo delle turbine eoliche si basa oggi su controllori PD
o PID. A causa del comportamento non lineare delle turbine,
la progettazione di tali controllori è laboriosa; un ostacolo su-
perabile grazie all’uso di controllori fuzzy che permettono di
ottenere una procedura più veloce ed efficiente, grazie alla sola
definizione delle regole