Controllo predittivo

controllo predittivo

Tecnica di regolazione automatica utilizzata nell’industria per controllare simultaneamente molti attuatori (anche decine) al fine di ottimizzare la regolazione di diverse variabili dinamiche di un dato processo, a fronte di eventuali limitazioni su come quest’ultimo può essere manipolato. Il controllo predittivo o (MPC, Model predictive control) utilizza un modello matematico del processo da regolare in grado di catturare le relazioni dinamiche esistenti tra le grandezze del sistema (ingressi di comando, segnali interni al processo, segnali misurati) e gli eventuali vincoli a cui esse sono soggette (per es., la quantità minima e massima dell’azione che gli attuatori possono esercitare sul processo). Il modello viene utilizzato per poter predire l’evoluzione che avrebbe il processo se fosse applicata una certa traiettoria di comando. Tra tutte le traiettorie di comando in grado di mantenere le variabili del processo entro le limitazioni assegnate viene scelta quella che si prevede migliore nel far replicare al processo il comportamento desiderato. La prestazione migliore corrisponde a quella che, su un prefissato orizzonte temporale futuro di predizione, minimizza lo scostamento dei segnali misurati dai valori di riferimento preimpostati e l’intensità con cui vengono utilizzati gli attuatori. Trovare la sequenza futura di comandi da impartire agli attuatori corrispondente alla prestazione migliore equivale a risolvere un problema di controllo ottimo vincolato, per il quale si utilizzano i risolutori numerici tipici della ricerca operativa (per es., la programmazione quadratica). Dell’intera sequenza ottima viene però applicata al processo soltanto la prima porzione, in quanto dopo un tempo prefissato l’ottimizzazione viene nuovamente ripetuta su un nuovo orizzonte di predizione, spostato in avanti nel tempo. Per questo motivo il controllo predittivo viene definito anche come tecnica a orizzonte recessivo. Tale meccanismo di revisione periodica della politica ottima, utilizzato anche in contesti diversi dall’automazione industriale quali la pianificazione finanziaria, il gioco degli scacchi, o la navigazione satellitare, permette di sfruttare costantemente le misure provenienti dal processo, secondo i principî della retroazione (nei contesti di cui sopra, rispettivamente, lo stato finanziario, la mossa dell’avversario e la posizione dei pezzi sulla scacchiera, le coordinate GPS), cioè di chiudere l’anello di controllo, conferendo quindi al controllo predittivo caratteristiche di robustezza rispetto a disturbi ed errori di modello. Le prime applicazioni industriali di controllo predittivo risalgono alla fine degli anni Settanta in ambito petrolchimico. Da allora si sono diffuse in diversi settori dell’industria tra cui quella chimica, alimentare, autoveicolistica e aerospaziale.

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