RICERCA ITALIANA     

METODI E ALGORITMI INNOVATIVI PER L'IDENTIFICAZIONE E IL CONTROLLO ADATTATIVO DI SISTEMI TECNOLOGICI

Università degli Studi di Padova

Abstract

Lo scopo di questo progetto e' la ricerca e la messa a punto di nuove metodologie di modellizzazione automatica (Identificazione) e il progetto di sistemi di controllo innovativi che si adattano automaticamente alla variabilita` temporale, alle incertezze e ai disturbi presenti nel sistema da controllare. Questi sistemi di controllo vengono chiamati "adattativi".

L'obiettivo primario del progetto e' quello di sviluppare in modo cooperativo e coordinato, algoritmi, software ed architetture di controllo che siano allo stesso tempo generali ma anche applicabili a moltissimi casi concreti di interesse industriale.
Obiettivi non secondari sono anche la formazione di giovani ricercatori mediante l'organizzazione di scuole di aggiornamento e di dottorato di ricerca e il trasferimento dei risultati di ricerca all'industria.

L'attivita` del progetto sara` concentrata sulle seguenti due macroaree di ricerca

1. Sviluppo di nuove tecniche per l'Identificazione, la stima e modellistica di sistemi industriali

2. Sviluppo di nuove tecniche per il controllo adattativo di sistemi incerti, non stazionari e non lineari

Le unita` afferenti al progetto hanno un lunga e documentata esperienza di ricerca in questi settori e hanno contribuito in modo sostanziale alla letteratura sull'argomento.
Si fa notare che la ricerca in questi settori e' molto attiva in campo internazionale >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giorgio PICCI Università degli Studi di PADOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo scopo di questo progetto e' la ricerca e la messa a punto di nuove metodologie di modellizzazione automatica (identificazione) e di progetto di controllori di processo, in presenza di variabilita` temporale e di incertezze nel modello matematico usato per il progetto.

L'obiettivo primario del progetto e' quello di sviluppare in modo cooperativo e coordinato, algoritmi, software ed architetture di controllo che siano allo stesso tempo generali ma anche applicabili a casi concreti di interesse industriale.
Obiettivi non secondari sono anche la formazione di giovani ricercatori mediante l'organizzazione di scuole di aggiornamento e di dottorato di ricerca e il trasferimento dei risultati di ricerca all'industria.

La motivazione per promuovere ricerche concentrate su queste due aree nasce dalla necessita' di disporre di metodi automatici diretti ed efficienti per la descrizione matematica di sistemi complessi (a piu` variabili di ingresso e di uscita) come quelli che si incontrano nelle applicazioni moderne. Tutti gli esperti di automazione riconoscono che l'identificazione e la messa a punto di un adeguato modello matematico dell'impianto e' spesso la fase del progetto che richiede maggiore sforzo di ingegnerizzazione. La complessita' degli impianti e delle nuove aree tecnologiche a cui si applica l'automazione impongono lo sviluppo di tecniche di identificazione nuove e piu` efficaci di quelle tradizionali.

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Risultati parziali attesi

RISULTATI ATTESI

Il presente progetto ha natura prevalentemente metodologica e quindi i risultati attesi saranno ovviamente le soluzioni (o quantomeno delle soluzioni parziali) ai problemi di ricerca menzionati nel Programma. Queste soluzioni verranno pubblicate in riviste tecniche a diffusione internazionale e presentate a conferenze internazionali quali la CDC (IEEE Decision and Control Conference), l'MTNS etc.

Lo sviluppo di software e la sperimentazione numerica e sperimentale dei risultati ottenuti formeranno comunque una parte essenziale del "deliverable" del progetto. Il software sviluppato, sara` in particolare resodisponibile sul sito web del progetto http://sisdin.unipv.it/cofin/ che e` mantenuto dall'unita` di Pavia.

Ci si aspetta inoltre il rafforzamento e lo sviluppop ulteriore di contatti e collaborazioni con varie industrie di diversi settori che sono gia` in corso, testimoniando il notevole interesse che si sta creando nel mondo industriale per le tecniche di identificazione e il controllo adattativo.

Tra questi settori menzioniamo solamente i seguenti:

1) ENERGIA: sistemi di generazione distribuita sia per gli aspetti impiantistici sia per le reti di distribuzione a bassa tensione (celle a combustibile, motore solare Stirling, batterie vanadio, combustori biomassa; sistemi raffreddamento litio-bromo, microturbine)
2)INQUINAMENTO: abbattimento inquinanti mediante >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Il progetto si articola su due linee tematiche complementari illustrate qui di seguito.

TEMA N.1. IDENTIFICAZIONE STIMA E MODELLISTICA DI PROCESSI INDUSTRIALI

E` noto che le metodologie moderne per la modellizzazione matematica di un processo industriale (identificazione) si basano, in parte sulle conoscenze fisiche disponibile a priori sul processo, ma soprattutto su algoritmi e tecniche di elaborazione statistica dei segnali che si ottengono dalla di misura di variabili ingresso-uscita dell'impianto. Alcuni metodi di identificazione possono anche adattare automaticamente il modello identificato a dati osservati e/o a misure eseguite in tempo reale su un sistema le cui caratteristiche cambiano nel tempo. Questi metodi di identificazione stanno alla base del controllo adattativo.


Le ricerche che verranno sviluppate presso le unita` operative del progetto riguarderanno in particolare (senza pretesa di completezza) le seguenti problematiche:

1.a NUOVI METODI DI IDENTIFICAZIONE PER MODELLI LINEARI (A SOTTOSPAZI, EIV)
I metodi di identificazione tradizionali basati sull'ottimizzazione parametrica (ad esempio PEM) sono stati recentemente fatti oggetto di numerose critiche. In particolare essi si rivelano difficili da usare e poco affidabili nel caso di modelli multivariabili. Per questo motivo, vi e` stato negli ultimi anni un grosso sforzo di ricerca internazionale volto a >>>