| Luigi Piroddi |
Il progetto di ricerca nasce da una collaborazione tra il Politecnico di Milano e ISMES, nell'ambito del progetto europeo IND DAMPERS (Industrial Novelty Dampers by Development of Advanced Materials with high Performance under Electromagnetic Stimulation).
Nell'area del controllo di vibrazioni, una linea di ricerca molto promettente degli ultimi anni è quella che studia i controllori semi-attivi: questi dispositivi hanno delle prestazioni paragonabili ai più noti controllori attivi, senza tuttavia richiedere grosse sorgenti di energia. Questa proprietà li rende particolarmente interessanti per alcune applicazioni, come p.es. il controllo anti-sismico di strutture civili di grandi dimensioni. Inoltre, sono in fase di studio diverse sospensioni semi-attive per vari tipi di veicoli.
Una tecnologia in via di perfezionamento nel controllo semi-attivo di vibrazioni è quella dei dispositivi di smorzamento basati su fluidi magneto-reologici (Magneto-Rheological Dampers). Un fluido magneto-reologico è composto da piccole particelle magneticamente polarizzabili disperse in un olio particolare: quando esso è sottoposto ad un campo magnetico le particelle si orientano cambiandone le proprietà elastiche complessive. Questa proprietà può essere usata per cambiare la rigidezza di dispositivi di smorzamento in pochi millisecondi, rendendoli particolarmenti adatti per applicazioni di controllo delle vibrazioni.
Il progetto ha come obiettivo lo studio di dispositivi di smorzamento basati su smorzatori magneto-reologici (MRD) e lo sviluppo di modelli dinamici e algoritmi di controllo per diversi ambiti applicativi. In particolare, si farà riferimento a uno o più dei seguenti quattro problemi di controllo delle vibrazioni:
Pubblicazioni:
A. Leva, L. Piroddi, "Control-Oriented NARX Modeling of Magneto-Rheological Dampers", 16th IFAC World Congress, Prague (Czech Republic), July 4-8, 2005.
A. Leva, L. Piroddi, "NARX-based technique for the modeling of magneto-rheological damping devices", Smart Materials and Structures, Vol. 11, pp. 79-88, February 2002.
Il progetto di ricerca nasce da una collaborazione tra il Politecnico di Milano e Varian Vacuum Technologies.
Le pompe turbomolecolari sono macchine simili a compressori assiali i cui rotori operano a velocità molto elevate (33000-75000 rpm a seconda delle dimensioni della pompa). Allinterno della pompa, il rotore poggia su cuscinetti di precisione per alta velocità, supportati da anelli di gomma. Questi ultimi svolgono la duplice funzione di smorzare le vibrazioni e di compensare in parte gli errori di allineamento delle sedi. A causa dellinevitabile squilibrio residuo del rotore e di errori geometrici nella pompa e nei supporti, si generano delle vibrazioni che possono anche pregiudicare il buon funzionamento dei sistemi da vuoto collegati alla pompa e, nel lungo periodo, compromettere lintegrità della pompa stessa.
Il progetto ha come obiettivo lo studio dellapplicazione di dispositivi piezoelettrici al controllo attivo di vibrazioni in questi particolari dispositivi e la realizzazione di un prototipo di laboratorio del sistema di controllo progettato.
Pubblicazioni:
A. Leva, L. Piroddi, "FPGA-based implementation of high-speed active noise and vibration controllers", Control Engineering Practice, Vol. 19, n. 8, pp. 798808, 2011.
M. Maggio, A. Leva, L. Piroddi, "Closed-versus open-loop active vibration control in the presence of finite precision arithmetic", IEEE Int. Symposium on Computer-Aided Control System Design, pp. 201-206, San Antonio, Texas (USA), September 3-5, 2008.
A. Leva, L. Piroddi, "FPGA-based implementation of an active vibration controller", 17th IFAC World Congress, pp. 5077-5082, Seoul (Korea), July 6-11, 2008.
M. Maggio, A. Leva, L. Piroddi, "Finite-precision implementation issues in narrowband active control", 46th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 1076-1081, New Orleans, Louisiana (USA), December 12-14, 2007.
L. Piroddi, A. Leva, F. Casaro, "Feedback and feedforward active vibration control schemes for a turbomolecular vacuum pump", European Control Conference, pp. 395-401, Kos (Greece), July 2-5, 2007.
L. Piroddi, A. Leva, F. Casaro, "Vibration control of a turbomolecular vacuum pump using piezoelectric actuators", 45th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 6555-6560, San Diego, California (USA), December 13-15, 2006.
L. Piroddi, A. Leva, F. Casaro, "Modeling and Active Vibration Control of a Turbomolecular Vacuum Pump", IEEE International Conference on Control Applications, pp. 1103-1108, Munich (D), October 4-6, 2006.
Gli schemi di controllo attivo per l'attenuazione del rumore acustico utilizzano algoritmi adattativi per generare un segnale acustico secondario atto a compensare il rumore indesiderato per interferenza distruttiva. L'estensione di tali tecniche al caso non lineare, per ovviare ad effetti non lineari comunemente sperimentati, come la distorsione e la saturazione della strumentazione di misura e attuazione, richiede l'introduzione di specifiche classi di modelli non lineari e relativi algoritmi di adattamento. In letteratura si impiegano tipicamente modelli di grandi dimensioni in termini di numero di parametri, con il risultato di accrescere notevolmente il costo computazionale, ritardare la convergenza dell'algoritmo adattativo (in alcuni casi si può generare anche instabilità) e con il rischio che si verifichino altri effetti dinamici indesiderati dovuti alla sovra-prametrizzazione del modello.
Questa linea di ricerca discute la possibilità di impiegare tecniche per la selezione dei modelli per ridurre efficacemente la dimensione del modello, aumentandone così la robustezza, per un più efficiente ed affidabile controllo attivo del rumore. Si studia in primo luogo l'uso di una tecnica off-line perl'identificazione della struttura del modello del controllore, abbinata ad un algoritmo adattativo basato sull'elaborazione del gradiente dell'errore e del rumore residuo per il successivo aggiornamento dei parametri. A questo scopo si utilizza la classe di modelli NARX polinomiali, caratterizzata da una buona flessibilità a confronto con altre classi di modelli non lineari impiegate in letteratura, e particolarmente adatta alla selezione della struttura. Verranno altresì studiati metodi on-line per la selezione della struttura.
Pubblicazioni:
D. Delvecchio, L. Piroddi, "A Dual Filtering Scheme for Nonlinear Active Noise Control", International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, Vol. 28, pp.1422-1439, 2014.
E. Spiriti, S. Morici, L. Piroddi, "A gradient-free adaptation method for nonlinear active noise control", Journal of Sound and Vibration, Vol. 333, n. 1, pp. 13-30, Jan. 2014.
S. Morici, E. Spiriti, L. Piroddi, "An indirect model selection algorithm for nonlinear active noise control", European Control Conference, pp. 2910-2915, Zurich (Switzerland), July 17-19, 2013.
S. Morici, E. Spiriti, L. Piroddi, "An empirical weight update approach for nonlinear active noise control", American Control Conference, pp. 4177-4182, Washington, DC (USA), June 17-19, 2013.
D. Delvecchio, L. Piroddi, "A nonlinear active noise control scheme with on-line model structure selection", 50th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 8014-8019, Orlando (FL), USA, December 12-15, 2011.
R. Napoli, L. Piroddi, "Nonlinear active noise control with NARX models", IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing , Vol. 18, n. 2, pp. 286-295, Feb. 2010.
R. Napoli, L. Piroddi, "Nonlinear active noise control using NARX model structure selection", American Control Conference, pp. 5616-5621, St. Louis, Missouri (USA), June 10-12, 2009.
Pubblicazioni:
M. Bergamasco, F. Della Rossa, L. Piroddi, "Active noise control of impulsive noise with selective outlier elimination", American Control Conference, pp. 4171-4176, Washington, DC (USA), June 17-19, 2013.
M. Bergamasco, F. Della Rossa, L. Piroddi, "Active noise control with on-line estimation of non-Gaussian noise characteristics", Journal of Sound and Vibration, Vol. 331, n.1, pp. 2740, 2012.
M. Bergamasco, F. Della Rossa, L. Piroddi, "Active control of impulsive noise with on-line outlier detection", 18th IFAC World Congress, pp. 7909-7914, Milan (Italy), August 28 - September 2, 2011.
M. Bergamasco, L. Piroddi, "Active noise control of impulsive noise using online estimation of an alpha-stable model", 49th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 36-41, Atlanta (GA), USA, December 15-17, 2010.
Pubblicazioni:
R. Delegà, G. Bernasconi, L. Piroddi, "A novel cost-effective parallel narrowband ANC system with local secondary-path estimation", Journal of Sound and Vibration, 2017 (accepted for publication).
R. Quintana, L. Piroddi, D. Patino, "Virtual sensing at low computational cost for active noise control", 44th Inter-Noise Congress & Exposition on Noise Control Engineering, San Francisco (CA), USA, August 9-12, 2015.
D. H. Duc, R. Mura, L. Piroddi, M. Lovera, G. L. Ghiringhelli, "Robust harmonic control: an application to structural vibration reduction in helicopters", IFAC Workshop on Advanced Control and Navigation for Autonomous Aerospace Vehicles, pp. 263-268, Seville, Spain, June 10-12, 2015.
M. Lovera, L. Piroddi, F. Boi, G. L. Ghiringhelli, "Black-box MIMO model identification for structural vibration reduction in helicopters", IFAC Workshop on Advanced Control and Navigation for Autonomous Aerospace Vehicles, pp. 269-274, Seville, Spain, June 10-12, 2015.
D. Delvecchio, G. Alli, L. Piroddi, S.M. Savaresi, "On limitations of adaptive notch filtering for multi-harmonic active vibration control: a case study", 2011. (submitted for conference presentation)