Digital twin di una valvola a farfalla Analisi e modellazione del sistema di controllo di una valvola a farfalla = Digital twin of a throttle valve Analysis and modeling of a throttle valve control system

L’obiettivo principale del progetto RAC (Robust Actuator Control) è la definizione di un metodo di progettazione versatile del controllo di un attuatore, nello specifico si fa riferimento ad un ETC (Electronic Throttle Controller), il sistema che comprende il TVA (Throttle Valve Actuator) e l’elettronica di controllo e di potenza ad esso associata. Il progetto RAC si divide in due fasi complementari, strettamente collegate. La tesi fa riferimento soltanto alla prima, ovvero allo sviluppo del modello di un TVA e alla progettazione di un sistema di controllo performante. Nella seconda parte verrà definito un controllo robusto per l’attuatore analizzato. Il primo passo verte sulla definizione del sistema elettromeccanico di riferimento. Per la corretta implementazione del modello si esegue preventivamente la scrittura dei requisiti di sistema, i quali racchiudono le proprietà, i sotto modelli, i parametri e le variabili del sistema. Si fa particolare attenzione alle non linearità, tra cui attrito e rigidezza delle molle di richiamo. Una volta definito il modello in ambiente MATLAB Simulink e System Composer si effettua la parametrizzazione del sistema. Vengono definite delle prove sperimentali utili all’estrazione dei parametri del modello. In questa fase si sceglie un tradizionale controllo PID per l’esecuzione delle prove. Si passa quindi alla validazione del modello. Si confrontano il comportamento sperimentale della valvola e quello simulato in risposta a diversi segnali di set di posizione. Se l’osservazione supera i risultati attesi lo studio si sposta sulla definizione di un controllo più performante; in parallelo è possibile studiare la variazione dei parametri del sistema a seguito dell’usura dei componenti o della variazione di temperatura. Tale studio sarà poi utile per valutare la robustezza del controllo. Infine, si effettua un’analisi delle modalità di guasto più frequenti che possono intaccare il sistema in esame. Lo scopo finale sarà quello di valutare l’effetto dei guasti sul comportamento della valvola.