MODELLAZIONE E CONTROLLO DI UN PROPULSORE AZIMUTALE PODDED: UN GEMELLO DIGITALE IN MATLAB/SIMULINK

L'industria navale moderna ricerca un continuo incremento dell'efficienza energetica, una riduzione delle emissioni e una maggiore manovrabilità delle imbarcazioni. In tale ottica, i sistemi di propulsione azimutale rappresentano una soluzione tecnologica fondamentale. Grazie alla rotazione di 360 gradi attorno all'asse verticale, permettono di orientare il vettore spinta in qualsiasi direzione, garantendo la flessibilità operativa necessaria per il posizionamento dinamico (Dynamic Positioning) e per la gestione di mezzi complessi in ambito offshore. La gestione di tali sistemi comporta tuttavia una notevole complessità ingegneristica, dovuta all'interazione tra domini fisici differenti: l'idrodinamica dell'elica a contatto con l'acqua, la meccanica delle trasmissioni e l'elettrotecnica dei motori e dei convertitori di bordo. Un funzionamento ottimale ed efficiente richiede pertanto la definizione di modelli matematici rigorosi e l'implementazione di algoritmi di controllo avanzati. Il presente elaborato si pone l'obiettivo di sviluppare un modello matematico integrato per un sistema di propulsione azimutale, esaminandone nel dettaglio le componenti elettriche e meccaniche. L'analisi fornisce una rappresentazione accurata delle dinamiche in gioco, includendo la generazione della spinta, le interazioni torsionali e i fenomeni elettromeccanici, e costituisce la base per la sintesi delle strategie di controllo. La trattazione affronta lo studio dei controllori sia per l'attuatore elettrico principale, responsabile dell'erogazione di coppia, sia per i motori ausiliari dedicati al brandeggio del pod. Il percorso procede dalla modellazione fisica alla progettazione delle logiche di controllo vettoriale. L'efficacia delle architetture proposte viene infine validata mediante simulazioni numeriche, permettendo di valutare oggettivamente la risposta dinamica del sistema complessivo a fronte di variazioni di carico, richieste operative e disturbi esterni tipici dell'ambiente marino.