TARATURA DEI CONTROLLORI PID PER PLANT DI ORDINE COMPLESSO

The tuning of PID controllers is of paramount importance in automatic control theory, and poses problems especially when dealing with systems that elude traditional linearization. This thesis addresses the challenge of tuning PIDs for systems characterized by complex order operators, focusing on the injection system of a compressed natural gas (CNG) engine. Traditional system representation techniques were examined, highlighting the constraints of ordinary differential equations (ODE) and introducing complex order operators as a powerful alternative. Through the heuristic GPSO approach, the optimization of PID parameters was spearheaded, emphasizing a meticulously crafted cost function. The proposed methods were validated using Simulink simulations and initially tested with well-established integer order systems, revealing encouraging outcomes. Subsequently, they were juxtaposed with the complex order model, though with some discrepancies attributed to inherent non-linearities. Notably, the PID controller n°3 exhibited resilience and top-tier performance in realistic experimental scenarios. The thesis culminates by stressing the effectiveness of complex order models in PID calibration for tangible application contexts, paving the way for future advancements in diverse sectors of control engineering.

La taratura dei controllori PID è fondamentale nella teoria del controllo automatico, specialmente quando ci si confronta con sistemi che sfuggono alla tradizionale linearizzazione. Questa tesi affronta la sfida della taratura dei PID per sistemi rappresentati con operatori di ordine complesso, concentrandosi sul sistema di iniezione di un motore a gas naturale compresso (CNG). Sono state analizzate tecniche tradizionali di rappresentazione dei sistemi, evidenziando le limitazioni delle equazioni differenziali ordinarie (ODE) e introducendo gli operatori di ordine complesso come potente alternativa. Mediante l'approccio euristico GPSO, è stata guidata l'ottimizzazione della taratura dei parametri PID, utilizzando una ben congegnata funzione di costo. I metodi proposti sono stati validati attraverso simulazioni in Simulink e provati prima con sistemi di ordine intero, rivelando risultati promettenti, e successivamente con il modello di ordine complesso seppur con alcune divergenze dovute a non linearità intrinseche. In particolare, il controllore PID n°3 ha dimostrato robustezza e prestazioni ottimali in scenari sperimentali realistici. La tesi conclude sottolineando l'efficacia dei modelli di ordine complesso nella taratura dei PID in contesti applicativi reali, aprendo la strada a futuri sviluppi in vari ambiti dell'ingegneria del controllo.