Sviluppo di una logica di controllo attivo per un braccio flessibile

Concrete displacing booms are flexible structures particularly susceptible to the stresses acting on them. Pumping of concrete, operator controls and external disturbances generate vibrations that cause the increased mechanical stress of material and reduce the useful life of booms undermining the safety of the operators. To reduce these vibrations, this thesis will focus on achieving ad hoc control and evaluating its performances. Starting from a previously developed numerical model that can simulate the dynamics of the boom, it will be used an independent modal control for the vibration reduction with a modal observer for modal components exstimation. Then, to improve the performances of the control logic it will be adopted an innovative disturbance estimator able to reconstruct and to reject external disturbances acting on the boom. Numerical and experimental results, from tests on a small scale boom, will be finally compared.

I bracci per la distribuzione del calcestruzzo sono strutture flessibili particolarmente sensibili alle sollecitazioni agenti su di esse. Il pompaggio del calcestruzzo, i comandi dell’operatore e i disturbi esterni provocano vibrazioni che causano un incremento delle sollecitazioni meccaniche del materiale e riducono la vita utile dei bracci, compromettendo, inoltre, la sicurezza stessa degli operatori. Allo scopo di ridurre tali vibrazioni, il presente lavoro di tesi si occuperà di realizzare una logica di controllo ad hoc e di valutarne le prestazioni. Partendo da un modello numerico precedentemente sviluppato in grado di simulare la dinamica del braccio, sarà utilizzata una logica di controllo modale indipendente per il controllo delle vibrazioni con un osservatore di stato modale per la stima delle componenti modali del braccio. Per migliorare le prestazioni di tale logica di controllo verrà poi adottato un innovativo ricostruttore dei disturbi in grado di ricostruire e rigettare i disturbi esterni agenti sul braccio. I risultati ottenuti saranno confrontati con quelli sperimentali provenienti da test effettuati su un banco prova di un braccio in scala ridotta.