TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO ATTUATORI ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO 2006-2007...
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TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLOATTUATORI
ALESSANDRO DE CARLIANNO ACCADEMICO 2006-2007
Dipartimento diInformatica e Sistemistica
INQUADRAMENTO
ATTUATORI
2
ATTUATORI
ENERGIA ELETTRICA
ENERGIA FLUIDICA EN
ER
GIA
CH
IMIC
AE
NE
RG
IA T
ER
MIC
A
IDRAULICI PNEUMATICI
RELÈMOTORI
A SEMICONDUTTORI
MOTORI A COMBUSTIONE
INTERNA
ESPANSIONE
DEFORMAZIONE
ESPLOSIONEELETTROLISI
INQUADRAMENTO
ATTUATORI
3
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
CARATTERISTICHE DELA VARIABILE DI USCITA
ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA
PRECISIONE ASSOLUTA E RELATIVA
INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO
CAMPO DI APPLICAZIONE
LINEARITÀ
BANDA PASSANTE
NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ
COSTO
INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE
PASSO DI CAMPIONAMEMTO DELLA VARIABILE DI COMANDO
INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE
INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI
ATTUATORI
4
CAMBIO DI POSIZIONE
MOTORI A FLUSSOIMPRESSO
MOTORI A FLUSSOINDOTTO
MOTORI A RILUTTANZA
MOTO ROTATIVO
MOTO LINEARE
ELETTROMAGNETI
MOTO ROTATIVO
MOTO LINEARE
ATTUATORIIDRAULICI
MOTORIIDRAULICI
ATTUATORIPNEUMATICI
MOTORIPNEUMATICI
ATTUATORIDI FORZA
PIEZOELETTRICI
MAGNETOSTRITTIVI
ELETTROCHIMICI
BIMETALLICI
METALLI A MEMORIA DI FORMA
ATTUATORIELETTROMECCANICI
ATTUATORIAD ENERGIA FLUIDICA
ATTUATORINON CONVENZIONALI
MOTORI A PASSO
ATTUATORI
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
ATTUATORI
5
ATTUATORI IDRAULICIVANTAGGI SVANTAGGI
FORZA ELEVATA
GRANDI ESCURSIONI DI FORZA E DI SPOSTAMENTO
ELEVATO RAPPORTOPESO/POTENZA
NESSUN CONSUMO DI ENERGIA IN CONDIZIONI DI STALLO
REALIZZAZIONE COMPATTA E ROBUSTA
REALIZZAZIONE DIRETTADI MOTO LINEARE
NECESSITÀ DI UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE AUTONOMACOMPLICATE STRUTTURE DI SUPPORTODISPOSITIVI DI CONTROLLO COMPLICATI E COSTOSI
FENOMENI DI ATTRITO E DI ISTERESI RILEVANTI
LIMITATA PRECISIONE NEL POSIZIONAMENTOFUNZIONAMENTO RUMOROSO
DIMENSIONI RIDOTTE
COMPORTAMENTO DINAMICO RAPIDO
BASSO RENDIMENTO ENERGETICO
DINAMICA SECONDARIA RILEVANTE E MOLTO RAPIDA
VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI
ATTUATORI
6
MOTORI ELETTRICIVANTAGGI SVANTAGGI
VOLUME E PESO RIDOTTINEL MOTO ROTATORIOBUON COMPORTAMENTO DINAMICOCARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI
AMPIE ESCURSIONI DELLA VELOCITÀ
DISSIPAZIONI ANCHE NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO
SMALTIMENTO DELLA POTENZA DISSIPATA DIFFICILE A BASSA VELOCITÀ
MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI MANUTENZIONE
REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI POTENZA MOLTO AMPIO
LIMITATO RAPPORTO PESO/POTENZA
ELEVATO RENDIMENTO ENERGETICO
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI
ATTUATORI
7
ATTUATORI PNEUMATICIVANTAGGI SVANTAGGI
ADATTO A FUNZIONARE IN AMBIENTI PERICOLOSI
POCO SENSIBILI ALLE VARIA-ZIONI DELLA TEMPERATURA AMBIENTALE
CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI
RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALI-MENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA
POCO COMPATTI
BUON RAPPORTO PESO/POTENZA PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A FENOMENI DI USURA
FENOMENI DI ATTRITO E DI COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO
COMPORTAMENTO DINAMICO NON MOLTO RAPIDO
SCARSA PRECISIONE NEL RAG-GIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE PRESTABILITA
BUON RAPPORTO COSTO/PRE-STAZIONI
ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA LINEA
IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI POTENZA LIMITATA
SCHEMA FUNZIONALE DI UNA MOVIMENTAZIONE
ATTUATORI
8
RETETRIFASE
MOTOREASINCRONO
POMPA SERBATOIO
ALIMENTAZIONE PRIMARIA
ATTUATORELINEARE
CARICO
SEGNALE DI COMANDODELLA VALVOLA
MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA
DISPOSITIVODI COMANDO
VALVOLALINEARE
ALIMENTAZIONEELETTRICA
AMPLIFICATOREELETTROVALVOLA
RETE DI ALIMENTAZIONEDI ARIA COMPRESSA
STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA
ATTUATORI
9
ALSERBATOIO
DALLAPOMPA
SPOSTAMENTODELLO STELO
V1 V2
DISPOSITIVODI COMANDO
DELLA VALVOLA
ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE
ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE
OTTURATORE
MISURADELLA POSIZIONE
DELLO STELO
PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
ATTUATORI
10
GUADAGNO E RAPIDITÀ DI RISPOSTA ELEVATI
DINAMICA SECONDARIA MOLTO RAPIDA SEMPRE PRESENTE A CAUSA DELLA COMPRIBILTÀ DELL’OLIO E DELLA ELASTICITÀ DELLE CONDUTTURE DI CONNESIONE
FENOMENI NONLINEARI NON TRASCURABILI E DIFFICILMENTE MODELLABILI
ATTRITO DI PRIMO DISTACCO, ATTRITO STATICO, FENOME-NI DI ISTERESI SEMPRE PRESENTI CON CARATTERISTICHE VARIABILI
ELETTROVALVOLE E ATTUATORI SOTTOPOSTI AD USURA
POSSIBILITÀ DI INNESCO DI CICLI LIMITE DI ENTITÀ RILE-VANTE E A FREQUENZA ELEVATA DOVUTE ALLE NONLI-NEARITÀ E ALLE VARIAZIONI DEI PARAMETRI
DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE
ATTUATORI
11
portata
spostamento spostamento
portata
spostamento
portata
ACCUMULATORE ED ATTUATORI
ATTUATORI
12
GASINERTE
OLIO
ACCUMULATORE
DALLAELETTROVALVOLA
OLIO
DALLAELETTROVALVOLA
ATTUATORE A SINGOLACAMERA
ATTUATORE A DOPPIACAMERA
ALLA CAMERA 1 ALLA CAMERA 2
DELLA ELETTROVALVOLA
OLIO
ATTUATORI PNEUMATICI
ATTUATORI
13
spostamento
ARIAIN PRESSIONE
SOFFIETTO
ALL’OTTURATORE
ARIAIN PRESSIONE
spostamento
ATTUATORE PER SERVOVALVOLA
PREMISTOPPA
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
14
ATTUATORE PNEUMATICO
POSIZIONATORE
CORPO VALVOLA
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
15
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
16
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
17
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
18
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
ATTUATORI
19
La decisione sulla forma di energia più adatta e economica per la realizzazione di un attuatore nell'industria, dipende da molti fattori diversi. La seguente tabella offre un quadro complessivo delle varie possibilità di impiego, costi, così come pregi e svantaggi delle varie forme di energia.
Pneumatica Idraulica Elettrica
Disponibilità di energia ++ + +++Capacità di accumulo +++ + oTrasporto di energia ++ + +++Forza movimento lineare ++ +++ +Coppia movimento rotativo ++ ++ +++Sovraccarico +++ +++ oMovimento lineare +++ +++ oMovimento rotatorio ++ ++ +++Movimento oscillatorio ++ ++ oConsumo di energia in stato di riposo+++ + +Regolazione della forza +++ +++ +Regolazione della velocità ++ +++ +Costi di energia ++ + +++Influenza della temperatura ++ o +++Trafilamenti, rischi di incidente + o o
FINE DELLA LEZIONE 6
16 MAGGIO 2007