controllo numerico

controllo numerico

Sistema di controllo automatico che opera secondo un codice numerico. La maniera più semplice di realizzare un sistema di controllo a catena chiusa consiste nel rendere operativa una strategia di controllo in cui la variabile di forzamento del sistema da controllare è ottenuta come combinazione lineare non solo della differenza fra il valore desiderato f e il valore misurato f_μ della variabile di uscita (variabile di errore), ma anche del suo integrale e a volte della sua derivata o di algoritmi più complessi. In passato l’implementazione di questi regolatori veniva realizzata con sistemi cablati spesso tramite resistenze, induttanze, capacità e amplificatori operazionali. L’avvento dei sistemi a microprocessore ha consentito la realizzazione delle funzioni analogiche per via numerica, con il vantaggio di consentire: (a) agevoli modifiche alla struttura; (b) facile taratura e variazioni dei parametri; (c) possibilità di intervenire sulle variabili attuando modifiche sulle grandezze, in funzione del soddisfacimento di certe condizioni. La realizzazione dei regolatori in forma digitale, comprende la disamina dei seguenti problemi: modello di un sistema ibrido, cioè composto da una parte digitale a tempo discreto (i regolatori) e una parte intrinsecamente a tempo continuo (il sistema controllato); problema della scelta del tempo di campionamento e della sua influenza sulle prestazioni del sistema. Tale scelta costituisce uno dei punti più critici per la realizzazione di un sistema di controllo digitale. Il punto di partenza è dato dal teorema di Shannon, o teorema del campionamento, secondo il quale effettuando il campionamento di una grandezza con periodo T_ψ è garantito il contributo informativo se il segnale contiene componenti armoniche fino alla frequenza f_τ=1/(2T_ψ). Si devono poi considerare problemi più strettamente pratici legati soprattutto all’hardware utilizzato e in particolare: potenzialità del sistema di calcolo; precisione del convertitore analogico/digitale (A/D) utilizzato. Il sistema di calcolo pone infatti limiti inferiori alla frequenza di campionamento legati alla necessità di assicurare il tempo necessario allo svolgimento dei calcoli per l’algoritmo di controllo. Il convertitore A/D presenta viceversa problemi legati alla quantizzazione, cioè all’impiego di una aritmetica finita (i processori hanno un numero finito di bit), per la quale è necessario tagliare via quei bit della grandezza numerica minori del bit meno significativo (LSB, Least significant bit). Infine la trasformazione da grandezza analogica a numerica è caratterizzata, oltre che da un processo di campionamento (sample) anche da uno di mantenimento (hold); quest’ultima operazione consente di mantenere il segnale tempo-discreto fra due istanti di campionamento successivi, ma introduce un ulteriore tempo di ritardo sul sistema complessivo.

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