Quali sono alcune strozzature tipiche che richiedono molto tempo nella strumentazione e nell’ingegneria di controllo e come potrebbero essere riparate?

Dal mio intuito, la parte più difficile sembra essere l’estrazione di un modello matematico affidabile della tua pianta: non si tratta solo di sedersi e scrivere alcune equazioni differenziali, dal momento che in generale non sai esattamente come dovrebbero essere, e anche se lo facessi, non conosceresti i parametri delle equazioni. Ottenere il modello è un processo di circa 3 passaggi:

  1. Modellazione: richiede conoscenze del dominio. Devi conoscere la fisica del tuo sistema e quindi derivare un modello basato su questa conoscenza.
  2. Identificazione del sistema (SI): si eseguono test sul sistema iniettando alcuni segnali di ingresso e registrando l’uscita. Ciò può richiedere molto tempo e / o essere pericoloso, a seconda della natura del sistema. Quindi, con questi dati di input / output, usando le tecniche SI si estraggono i parametri del modello matematico. Ci sono libri interi su SI, ad esempio, controlla questo: Identificazione del sistema: Teoria per l’utente (2a edizione): Lennart Ljung: 9780136566953: Amazon.com: Libri
  3. Convalida del modello (MV): si riferisce al test se i parametri modello + estratti nei passaggi 1 e 2 sono concordi con ciò che accade nella realtà. È possibile utilizzare una parte dei dati raccolti nel passaggio 2. Simulare il sistema sul computer con il modello matematico, quindi verificare se i risultati della simulazione concordano con i dati. In tal caso, potresti dire che il modello è valido. C’è anche un corpus di letteratura su MV.

Queste sembrano essere le parti difficili / che richiedono tempo nel lavoro di ingegneria di controllo, e in realtà ho sentito da un docente (che è un dottorato di ricerca e un responsabile tecnico di una società di automazione internazionale) che circa il 90% dei soldi / risorse sull’ingegneria di controllo i progetti vengono spesi per l’identificazione del sistema / convalida del modello. Ciò ha senso perché il modello matematico determina l’estensione della comprensione del sistema e si vorrà disporre del modello matematico più affidabile possibile per massimizzare questa comprensione, poiché alla fine porterà a un migliore controllo delle prestazioni. Pertanto, vorrai spendere risorse per ottenere il modello giusto.

Una volta che il modello è pronto, è possibile continuare con la progettazione di analisi / controllo, per la quale è possibile trovare molti libri (di solito i libri di testo di ingegneria di controllo presuppongono che si disponga di un modello e iniziare da lì). E questo design di controllo è apparentemente la parte facile, rispetto alla fase SI + MV. Non c’è davvero alcun modo per risolvere questo problema: devi fare SI + MV in un vero progetto di ingegneria di controllo.

Un ultimo passo dopo la progettazione del controllo sono ampie simulazioni dettagliate al computer per testare le prestazioni del controller in molti scenari. Questo perché si desidera assicurarsi che il controller funzioni in modo prevedibile per molti casi diversi, in modo da evitare semplici guasti dopo la messa in servizio che potrebbero essere previsti tramite queste simulazioni estese. Qui, possono essere necessarie iterazioni sull’intera procedura: se, dopo questo passaggio, i risultati non sono soddisfacenti, è possibile tornare ai passaggi precedenti e provare a migliorare.

Un altro problema, principalmente legato alla strumentazione, è che potresti non essere in grado di posizionare attuatori / sensori in ogni posto che ti piace all’interno del sistema, e quindi potresti avere problemi di controllabilità / osservabilità. Inoltre, i sensori presentano problemi relativi all’accuratezza / al rumore, ecc., Mentre gli attuatori hanno limiti fisici e anche la propria dinamica. Questi problemi possono essere risolti in una certa misura utilizzando attrezzature di qualità superiore, che aumenteranno quindi i costi. Bisogna usare il giudizio ingegneristico per decidere, in base alle specifiche di prestazione e al budget del progetto, quale tipo di sensori / attuatori posizionare all’interno del sistema e dove e cosa misurare / controllare (ovvero come selezionare le uscite da misurare e gli ingressi di controllo da iniettare). Queste decisioni possono richiedere del tempo e richiedere conoscenze specialistiche.

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