CONTROLLO PREDITTIVO DECENTRALIZZATO PER LA GESTIONE EFFICIENTE DI SISTEMI DI IRRIGAZIONE IN LARGA SCALA

La gestione efficiente della risorsa idrica rappresenta una sfida centrale nei sistemi agricoli, in cui l'irrigazione incide sia sulla produttività delle colture sia sul consumo di acqua ed energia. In questo contesto, i sistemi di smart irrigation consentono di integrare dati provenienti dal campo, modelli predittivi e strategie di controllo per supportare decisioni irrigue più efficienti e sostenibili. Lo scopo della tesi è sviluppare una strategia di controllo predittivo decentralizzato per un sistema irriguo suddiviso in più sottoaree, coordinando le decisioni locali tramite ADMM e considerando anche l'integrazione di una fonte fotovoltaica a servizio del sistema di pompaggio. L'attività svolta ha previsto l'identificazione di un modello data-driven dell'umidità del suolo, la formulazione del problema MPC centralizzato, la successiva decomposizione in sottoproblemi locali coordinati e l'analisi di dati reali relativi a un caso studio in Paraguay. Le simulazioni numeriche mostrano che l'approccio decentralizzato è in grado di mantenere l'umidità del suolo al di sopra delle soglie minime fissate e di rispettare il vincolo globale sulla capacità massima di pompaggio. Il confronto con l'approccio MPC centralizzato evidenzia prestazioni molto simili in termini di funzione obiettivo e costo totale, confermando la validità della formulazione basata su ADMM.La tesi analizza inoltre uno scenario con integrazione fotovoltaica, nel quale una sorgente rinnovabile locale contribuisce a coprire parte del fabbisogno energetico della pompa condivisa. In tale scenario, la producibilità fotovoltaica è considerata un input esogeno noto lungo l'orizzonte di predizione, mentre eventuali eccedenze di produzione non vengono né accumulate né immesse in rete. I risultati mostrano una riduzione complessiva dell'energia acquistata dalla rete e del costo energetico associato al pompaggio. Tale beneficio deve essere interpretato come effetto complessivo dello scenario con fotovoltaico, poiché include sia la copertura diretta del fabbisogno energetico tramite la produzione solare sia l'eventuale diversa pianificazione temporale degli interventi irrigui.