INDICE
Sommario 1
Introduzione 4
CAPITOLO 1 - L’attrito nelle valvole di regolazione 8
1.1 Introduzione 8
1.2 Curve caratteristiche delle valvole 11
1.3 Fenomeni non lineari nelle valvole 13
1.4 Effetto dell’attrito nei loop di regolazione 18
1.5 Modellazione dell’attrito 21
1.5.1 Confronto fra modelli di attrito 21
1.5.2 Modelli fisici 22
1.5.3 Modelli empirici 22
1.5.3.1 Modello ad un parametro 23
1.5.3.2 Modello di Kano 24
1.6 Conclusioni 26
CAPITOLO 2 - La quantificazione dell’attrito 27
2.1 Introduzione 27
2.2 Indice di manutenzione nella PCU 28
2.3 Tecniche di quantificazione indirette 29
2.3.1 Tecniche di Choudhury 29
2.3.2 Tecniche di Cuadros 31
2.3.3 Analisi critica delle tecniche indirette 33
2.4 Tecniche di quantificazione dirette 36
2.4.1 Metodo di Srinivasan 36
2.4.2 Metodo di Choudhury 38
2.4.3 Metodo di Jelali 40
2.4.4 Metodo di Farenzena 41
2.4.5 Metodo di Lee 43
2.4.6 Metodo di Karra & Karim 44
2.4.7 Metodo di Romano & Garcia 46
2.4.8 Metodo di Zabiri 47
2.4.10 Metodo di Chitralekha 49
2.5 Quantificazione per misura diretta 52
2.6 Conclusioni 54
CAPITOLO 3 - Modellazione e identificazione in presenza di attrito 55
3.1 Introduzione 55
3.2 Classificazione dei sistemi 57
3.3 Modelli non lineari 58
3.3.1 Sistema Hammerstein 58
3.3.2 Sistema Wiener 58
3.3.3 Sistema Wiener - Hammerstein 59
3.3.4 Sistema Hammerstein - Wiener 59
3.4 Modelli lineari 61
3.4.1 Modelli nel tempo continuo 61
3.4.2 Modelli nel tempo discreto 61
3.4.3 Il passaggio da continuo a discreto: il campionamento 62
3.4.4 La sovrapposizione di disturbi 63
3.4.5 Modello ARX 64
3.4.6 Modello OE 65
3.4.7 Modello ARMAX 66
3.4.8 Altri modelli lineari 67
3.4.9 Modello EARMAX 68
3.4.10 Modello lineare tempo invariante in variabili di stato 69
3.4.11 Stabilità di un modello nel discreto 70
3.5 Modello impiegato nella tecnica proposta 72
3.5.1 Struttura del modello impiegato 73
3.5.2 Determinazione dei parametri del modello con il metodo dei minimi quadrati 74 3.5.3 Determinazione del tempo di ritardo del processo 75 3.5.4 Modifiche alla tecnica di identificazione per processi integratori 77
3.5.5 Esito della tecnica di identificazione 78
3.5.6 Rappresentazione del modello in termini di funzione di trasferimento 79
CAPITOLO 4 - Analisi dell’affidabilità della procedura: applicazione a dati simulati 81
4.1 Introduzione 81
4.2 Indici di accuratezza dell’identificazione 82
4.3 Scelta dei dati da identificare 86
4.4 Divisione in finestre dei dati 89
4.4.1 Indici di confronto delle finestre 89
4.4.2 Ampiezza delle finestre 90
4.4.3 Inizializzazione del modello di attrito 92
4.5 Procedura di identificazione su dati simulati 94
4.5.1 Considerazioni preliminari 94
4.5.2 Descrizione delle fasi della procedura 98
4.5.3 Tipologie di simulazioni 100
4.6 Risultati per vari tipi di simulazione 102
4.6.1 Situazione ideale 102
4.6.2 Situazione generale 104
4.6.3 Situazione reale 105
4.7 Sensibilità parametrica 107
4.7.1 Al variare dei parametri di attrito 107
4.7.2 Al variare dei parametri di processo 108
4.7.3 Al variare dei parametri del regolatore 109
4.7.4 Al variare del tipo di ingresso 110
4.7.5 Al variare dell’ordine del modello del processo 112
4.8 Effetto del rumore 114
4.9 Effetto di disturbi sovrapposti 115
4.9.1 Esempi analizzati 115
4.9.2 Osservazioni 116
4.10 Osservazioni complessive 117
CAPITOLO 5 - Applicazione della tecnica a dati di impianto 119
5.1 Introduzione 119
5.2 Applicazione a loop industriali di benchmark 120
5.2.1 Risultati complessivi 120
5.2.2 Risultati in dettaglio 123
5.2.3 Osservazioni globali sui risultati 138
5.3 Analisi dei loop ENI 139
5.3.1 Classificazione dei loop: tipologie diverse 140
5.3.2 Storicizzazione dell’attrito: andamenti attesi e problematiche reali 142 5.3.3 Confronto a cavallo della MTA: loop significativi del Gruppo Rev_ok 144
5.3.4 Analisi storica: loop Gruppo Rev_ok 150
5.4 Osservazioni complessive 166
Conclusioni e sviluppi futuri 167
Appendici 171
Appendice A. - Tecniche automatiche per l’individuazione dell’attrito 171
A.1 Cross-Correlazione 171
A.2 Bicoerenza 172
A.3 Relay 173
A.4 Test di Yamashita 174
Appendice B - Tecniche di quantificazione dell’attrito a parametri apparenti 177
B.1 Fitting di un’ellisse 177
B.2 Tecniche di clustering 180
B.3 Fitting dei dati SiPo 182
Appendice C - Analisi dell’andamento dell’indice di attrito relativo al variare dei parametri 185
Appendice D - Analisi dei loop ENI: numeri in dettaglio 188
D.1 Loop analizzati 188 D.2 Loop REV_ok 188 D.3 Loop REV_bad 190 D.4 Loop NA 191 D.5 Loop INC 191 D.6 Loop IMP 192 D.7 Loop NM 193
Appendice E - Analisi dei cicli limite: e 194
E.1 Segnali sinusoidali alla stessa frequenza 194
E.2 Sistema lineare in anello aperto 198
E.3 Sistema lineare in anello chiuso 200
E.4 Sistema con attrito 203
Appendice F - Descrizione di alcune tecniche di ottimizzazione gradient-free 209
F.1 Algoritmi genetici 209
F.2 Modelli di ricerca 210
F.3 Reti neurali 210
F.4 Sciami di particelle 211
