CONTROLLO SIMULTANEO DI VIBRAZIONI E MOTO RIGIDO IN MECCANISMI ARTICOLATI A MEMBRI DEFORMABILI

Il presente lavoro approfondisce tematiche connesse alla modellazione ed al controllo di manipolatori leggeri nei quali si manifestano fenomeni vibratori indesiderati. In particolare, un originale schema per il controllo del moto e delle vibrazioni di sistemi articolati piani viene presentato e testato, numericamente e sperimentalmente, con riferimento ad un quadrilatero articolato piano con tutti i membri deformabili. Lo schema è progettato per consentire un controllo il più possibile disaccoppiato del moto rigido, opportunamente definito, e dei fenomeni vibratori che si generano in un meccanismo a causa della deformabilità dei membri. A tal fine vengono utilizzati regolatori derivati da quelli standard della teoria dei controlli, che operano in parallelo su un sistema ridotto di variabili facilmente misurabili sperimentalmente. I fenomeni di accoppiamento dinamico tra le variabili controllate, che necessariamente si vengono a manifestare, sono attenuati adottando accorgimenti per la rielaborazione dei segnali. Inoltre, per rendere più efficace lo schema di controllo, gli effetti gravitazionali sono compensati separatamente sulla base di un modello a membri rigidi del meccanismo. Per la messa a punto e la verifica delle prestazioni dello schema di controllo viene sviluppato un accurato simulatore dinamico. Esso riproduce il comportamento del sistema controllato utilizzando un modello dinamico ad elementi finiti in grado di evidenziare gli effetti di mutuo accoppiamento inerziale tra moto rigido e vibrazioni. Lo schema di controllo è implementato ed integrato con il simulatore del meccanismo utilizzando un software che semplifica significativamente anche le operazioni per la verifica sperimentale delle prestazioni del controllo. I risultati ottenuti in simulazione, relativi alla risposta del sistema in catena chiusa ad un ingresso a gradino applicato a partire da una configurazione di equilibrio statico, dimostrano l’efficacia dello schema sintetizzato. Le prove sperimentali, condotte su un prototipo strumentato del meccanismo senza apportare alcuna modifica allo schema di controllo ed al valore dei parametri in esso presenti, hanno confermato la validità delle prestazioni dello schema e sono in buona corrispondenza con i risultati numerici a dimostrazione dell’accuratezza del modello dinamico.