• Brushless
• Cogging
• Feedback
• Linearizzation

Il controllo di macchina (elettrica) è una delle principali problematiche di cui si occupa la branca dell’Ingegneria Elettrica che va sotto il nome di Azionamenti Elettrici , la quale risulta essere una materia del tutto interdisciplinare e quindi di interesse anche nell’ambito dell’Ingegneria dell’Automazione .
Le macchine elettriche sono una delle principali applicazioni delle leggi fisiche dell’elettromagnetismo di interesse ingegneristico , le quali hanno un funzionamento che presenta delle non linearità che nella maggior parte dei casi interferisce con le aspettative di progetto sia per quello che riguarda gli aspetti costruttivi (ad esempio flussi di dispersione al traferro legati al modo in cui le linee di campo attraversano realmente il materiale di statore e rotore o l’inevitabile attrito viscoso lungo l’asse di rotazione del motore che aggiunge perdite di energia) sia per quello che riguarda il controllo di macchina e/o di azionamento (ad esempio le armoniche di alta frequenza che rendono gli andamenti delle grandezze fisiche in gioco “spurio” rispetto ad una modellazione matematica) .
In questo contesto ovviamente non si analizzano gli aspetti costruttivi in quanto l’obiettivo è quello di dare un contributo in termini di tecniche di controllo automatico per la compensazione di alcuni effetti derivanti per l’appunto dalla fisica del problema ed in particolare alla diminuzione di effetti oscillatori in termini di coppia erogata dalla macchina elettrica .
La presenza di non idealità viene tipicamente trattata inserendo nel loop di controllo delle funzioni opportunamente scelte che rappresentano il legame tra le grandezze fisiche in modo da poter tener conto degli aspetti più realistici sul funzionamento globale della macchina e quindi dell’intero azionamento .
L’approccio tipico è quello di progettare dei controllori con tecniche classiche di Controlli Automatici facendo alcune ipotesi sulle condizioni operative di interesse ed approssimando il funzionamento della macchina in un intorno di queste condizioni di funzionamento per arrivare a trattare un sistema che nel complesso sia lineare .
Questo approccio presenta alcuni limiti importanti in quanto è difficile gestire delle non linearità oppure degli ingressi aleatori all’interno del loop di controllo perché le tecniche di valutazione della robustezza e della precisione del sistema complessivo non sono del tutto sistematiche soprattutto quando i sistemi hanno più ingressi e più uscite .
Il contributo maggiore da parte dell’ingegnere dell’Automazione è quello di poter mettere a disposizione la conoscenza di tecniche di controllo avanzate progettabili direttamente su un modello non lineare senza la necessità di fare ipotesi sulle condizioni operative .
Gli aspetti sopracitati sono del tutto comuni in qualsiasi azionamento elettrico indipendentemente dal tipo di macchina elettrica utilizzato in esso , ad ogni modo in questo lavoro di tesi si concentra l’attenzione sulla soluzione di alcuni problemi riguardanti le macchine trifase sincrone a magneti permanenti o Bruschless A.C .
Nel Capitolo 1 , vengono presentati in maniera piuttosto semplicistica gli aspetti più generali delle macchine elettriche e degli azionamenti elettrici stessi in modo da fissare le idee sui punti in comune e far capire qual è il piano d’azione per il controllo delle grandezze fisiche elettromagnetiche (correnti elettriche e flussi magnetici) e meccaniche (posizione e velocità).

Nel Capitolo 2 , si focalizza l’attenzione sui servo-azionamenti di tipo Brushless presentando la struttura generale dell’azionamento e le sue varianti in base agli obiettivi di controllo ed in base a caratteristiche fisiche della macchina stessa , presentando poi il principio di funzionamento soffermandosi molto brevemente sul comportamento magnetico dei magneti permanenti per poi arrivare alla modellazione matematica che richiederà anche l’introduzione di alcuni strumenti matematici specifici .

Nel Capitolo 3 , si presenta il problema dell’oscillazione di coppia dovuta al fenomeno dell’impuntamento , descrivendolo da un punto di vista elettromagnetico e giustificando la scelta di progettare un controllore in retroazione al posto di modifiche fisiche della macchina .

Nel Capitolo 4 , si presenta la tecnica di controllo in feedback linearizzation da un punto di vista teorico , elencando vantaggi e svantaggi del caso e la si applica nel contesto di un azionamento Brushless al fine di attenuare il disturbo descritto nel capitolo precedente , confrontando il caso in cui è possibile sfruttare una stima di detto disturbo col caso in cui non è ha disposizione tale stima , verificando la robustezza richiesta sui parametri per avere un risultato soddisfacente , il tutto ponendosi come obiettivo la soluzione di alcuni task di interesse pratico .