ZIGLIOTTO MAURO

Applicazione delle reti neurali agli azionamenti elettrici. Questa linea di ricerca persegue il nuovo paradigma "More Intelligent Drives", che prevede l'applicazione dell'intelligenza artificiale e di altri metodi sofisticati per rendere gli azionamenti elettrici intelligenti e facili da usare come qualsiasi altro dispositivo di consumo, ad esempio uno smartphone. La tendenza generale verso azionamenti ac più intelligenti dal punto di vista energetico sta portando allo sviluppo di nuove topologie di motori e di tecniche di controllo avanzate basate su modelli. In particolare, la ricerca si concentra sui motori a riluttanza pura e a magneti permanenti anisotropi per il loro ridotto impatto ambientale rispetto ai motori a magneti permanenti. La disponibilità di modelli matematici accurati che descrivano questi motori è essenziale per la progettazione di qualsiasi controllo avanzato basato su modelli. Come prima linea, la ricerca mira a descrivere le relazioni non lineari tra correnti e collegamenti di flusso attraverso innovative reti neurali a base radiale. Queste speciali reti neurali rivolte specificamente all'azionamento ricevono in ingresso le tensioni e le correnti del motore e restituiscono in uscita i collegamenti di flusso del motore, comprensivi di qualsiasi non linearità ed effetto di accoppiamento incrociato. La struttura semplice della rete neurale si adatta all'implementazione su azionamenti standard. La seconda linea di ricerca riguarda l'approccio completo al monitoraggio delle condizioni degli azionamenti dei motori sincroni basato sulle reti neurali convoluzionali. La crescente complessità dei moderni sistemi industriali richiede tecniche di manutenzione predittiva automatiche e innovative. Come suggerito dal processo Industry 4.0, questa richiesta si traduce nella necessità di azionamenti più intelligenti. L'obiettivo della ricerca è l'utilizzo delle reti convoluzionali, già usate con successo nel riconoscimento delle immagini, per interpretare i dati delle correnti del motore a fini diagnostici. Il rilevamento precoce di possibili guasti nel motore elettrico consente una manutenzione programmata e riduce il rischio di arresti non pianificati.

Controllo combinato dei sistemi di pompaggio dell'acqua alimentati da energia solare. L'approvvigionamento idrico in aree remote o isolate, prive di sistemi di distribuzione dell'acqua e dell'energia, ha sempre rappresentato una sfida. In quelle regioni, tipicamente desertiche o montuose, che non sono facilmente accessibili con i mezzi di trasporto convenzionali, il pompaggio dell'acqua rappresenta l'unico metodo praticabile per garantire una fornitura minima di acqua anche in caso di grave siccità. Le pompe a mano, eventualmente azionate con l'aiuto di animali, sono adatte solo per bassi consumi. Le pompe a funzionamento meccanico, invece, possono sostenere tutte quelle attività, oltre agli usi domestici convenzionali, tipiche di una piccola comunità rurale, come l'irrigazione e l'allevamento. La maggior parte di esse è alimentata da motori diesel. Tuttavia, soprattutto per le piccole comunità dei Paesi in via di sviluppo, il loro utilizzo potrebbe essere impraticabile a causa della limitata disponibilità e del costo elevato del carburante. L'avvento di pannelli fotovoltaici più economici e di pompe prodotte in serie ha reso il pompaggio dell'acqua a energia solare una soluzione praticabile e competitiva, soprattutto in quelle aree interessate dalla presenza di un'ampia radiazione solare. I sistemi di pompaggio solari offrono molti vantaggi rispetto alle pompe diesel più tradizionali, tra cui una maggiore affidabilità e una riduzione dei costi operativi e di manutenzione. La disponibilità di potenza di pompaggio in questi sistemi si adatta bene alla domanda di acqua, che è infatti maggiore nelle ore diurne. Tuttavia, è anche influenzata dalle condizioni meteorologiche e ambientali, che per loro natura sono variabili. In particolare, è facile che si verifichino carenze di energia intermittenti, soprattutto in una giornata nuvolosa. Per massimizzare l'utilizzo dell'energia e quindi ridurre il punto di pareggio rispetto ad altre soluzioni, la fonte fotovoltaica dovrebbe essere sempre utilizzata al suo punto di massima efficienza. Questa linea di ricerca è dedicata allo studio e allo sviluppo dell'ottimizzazione integrata del pannello solare e del motore della pompa, sfruttando le ultime scoperte in materia di controllo avanzato degli azionamenti elettrici.

Controllo sensorless degli azionamenti elettrici. La riduzione dell'impronta ambientale dell'uomo passa anche attraverso l'uso di motori più efficienti, come i motori sincroni a riluttanza. Essi eliminano le Terre Rare, causa di gravissimo inqunamento ambientale. Poiché questi motori sono destinati a competere direttamente con i motori a induzione, di solito vengono venduti senza sensori di posizione. La disponibilità di tecniche di controllo senza sensori è quindi di fondamentale importanza. Grazie alla loro robustezza e adattabilità, per decenni una delle linee di ricerca del Laboratorio Azionamenti Elettrici è stata lo sviluppo di stimatori di posizione basati sul filtro di Kalman esteso nei motori sincroni a magneti permanenti. I tempi sono maturi per passare all'applicazione anche ai motori a riluttanza. Questa linea di ricerca, inaugurata di recente in collaborazione con l'Università Leuphana di Luenenburg (D), mira a eliminare gli elementi che ostacolano la transizione. Il tutto passa attraverso la disponibilità di un modello magnetico accurato e analitico, ottenuto con strumenti di intelligenza artificiale.