Modellizzazione dinamica di un motore brushless DC per uso propulsivo su droni

Studio e realizzazione di un modello dinamico, in Simulink, del sistema propulsivo di un aeromodello, dotato di un autopilota e di un'elettronica di bordo. Tali caratteristiche consentono al drone di effettuare delle operazioni di volo in piena autonomia.

Studio di un azionamento brushless di tipo predittivo per la trazione in un veicolo elettrico ibrido

Nel campo dell’automotive, negli ultimi anni, gli sviluppi sono stati consistenti: infatti sono state introdotte sul mercato molte novità, tra le quali vetture con propulsione elettrica o ibrida. Il controllo del motore termico durante il moto è studiato da moltissimi anni, mentre il controllo di un motore elettrico è tuttora in fase di continua ricerca e sviluppo. Infatti, con l’introduzione di tecniche vettoriali, si sono ottenuti notevoli miglioramenti a livello di qualità di utilizzo del motore elettrico stesso. In particolare, l’introduzione di un nuovo metodo di controllo che prende il nome di “controllo predittivo” cerca di ottimizzare ulteriormente la propulsione elettrica. Oggetto di studio in questa tesi è il controllo predittivo implementato per la regolazione delle correnti di statore in un motore brushless. Dopo una presentazione di carattere generale, che spazia dalle tipologie di vetture elettriche alle batterie utilizzate a bordo, passando dai vari tipi di propulsori elettrici verosimilmente utilizzabili, viene descritto, a livello teorico, il sistema utilizzato nelle simulazioni in questa tesi, prestando particolare attenzione alla macchina sincrona brushless a magneti permanenti ed al suo controllo vettoriale oltre che alla tecnica per un corretto deflussaggio. Successivamente sono descritti il controllo predittivo di corrente utilizzato nelle simulazioni, con un occhio di riguardo alla compensazione del ritardo di calcolo necessario per ottimizzare ulteriormente il controllo del motore di trazione elettrico, e la modellizzazione del veicolo elettrico ibrido in ambiente Simulink di Matlab, rimandando alle Appendici A e B per la eventuale consultazione dei codici implementati. Infine sono presentati i risultati ottenuti con vari tipi di prove per verificare se effettivamente il veicolo esegue ciò che è richiesto.

Vending Machines avanzate basate su principi di Physical Web e Internet of Things

La costante evoluzione tecnologica sta portando alla luce nuove possibilità, che un tempo non erano nemmeno immaginabili. Uno dei settori che si è rivoluzionato maggiormente negli ultimi anni è quello delle telecomunicazioni e questo ha portato sia a una riduzione dei costi per le connessioni a Internet, sia ad un aumento delle loro capacità e prestazioni; di conseguenza queste connessioni sono diventate più accessibili e affidabili permettendo alle persone e alle cose di accedere a Internet quasi ininterrottamente. Questo sviluppo sta portando innumerevoli benefici, ma come ciascuna innovazione tecnologica, tuttavia, i benefici si accompagnano a nuove sfide. In questo elaborato viene dapprima analizzato lo stato dell’arte, i benefici, le problematiche e gli attuali interessi da parte di alcuni dei maggiori player verso l’Internet of Things. Vengono poi prese in considerazione due problematiche: l'individuazione e l'interazione con gli oggetti connessi a Internet, portando come esempio l'utilizzo e la ricerca di una vending machine, un distributore automatico. Proponendo una soluzione, in primo luogo è stato effettuato lo sviluppo di un ecosistema che sfrutta le potenzialità del Physical Web, implementando ad hoc ogni componente, dall'emissione del beacon Eddystone-URL alla visualizzazione della pagina ad esso associata. In secondo luogo questa è stata creata un'applicazione Android che sfrutta l'altro tipo di frame offerto dalla piattaforma beacon di Google, l'Eddystone-UID. Queste due applicazioni vengono quindi analizzate e messe a confronto, per individuare i punti forti e le mancanze delle rispettive piattaforme.

Adaptive control of sinusoidal brushless DC motor actuators

Electrical Power Assisted Steering system (EPAS) will likely be used on future automotive power steering systems. The sinusoidal brushless DC (BLDC) motor has been identified as one of the most suitable actuators for the EPAS application. Motor characteristic variations, which can be indicated by variations of the motor parameters such as the coil resistance and the torque constant, directly impart inaccuracies in the control scheme based on the nominal values of parameters and thus the whole system performance suffers. The motor controller must address the time-varying motor characteristics problem and maintain the performance in its long service life. In this dissertation, four adaptive control algorithms for brushless DC (BLDC) motors are explored. The first algorithm engages a simplified inverse dq-coordinate dynamics controller and solves for the parameter errors with the q-axis current (iq) feedback from several past sampling steps. The controller parameter values are updated by slow integration of the parameter errors. Improvement such as dynamic approximation, speed approximation and Gram-Schmidt orthonormalization are discussed for better estimation performance. The second algorithm is proposed to use both the d-axis current (id) and the q-axis current (iq) feedback for parameter estimation since id always accompanies iq. Stochastic conditions for unbiased estimation are shown through Monte Carlo simulations. Study of the first two adaptive algorithms indicates that the parameter estimation performance can be achieved by using more history data. The Extended Kalman Filter (EKF), a representative recursive estimation algorithm, is then investigated for the BLDC motor application. Simulation results validated the superior estimation performance with the EKF. However, the computation complexity and stability may be barriers for practical implementation of the EKF. The fourth algorithm is a model reference adaptive control (MRAC) that utilizes the desired motor characteristics as a reference model. Its stability is guaranteed by Lyapunov’s direct method. Simulation shows superior performance in terms of the convergence speed and current tracking. These algorithms are compared in closed loop simulation with an EPAS model and a motor speed control application. The MRAC is identified as the most promising candidate controller because of its combination of superior performance and low computational complexity. A BLDC motor controller developed with the dq-coordinate model cannot be implemented without several supplemental functions such as the coordinate transformation and a DC-to-AC current encoding scheme. A quasi-physical BLDC motor model is developed to study the practical implementation issues of the dq-coordinate control strategy, such as the initialization and rotor angle transducer resolution. This model can also be beneficial during first stage development in automotive BLDC motor applications.

Point-of-sale machines in school cafeterias and parental influence on child food choices

The prevalence of obesity has reached epidemic proportions in the United States. Twenty-five percent of school aged students are overweight. Schools have the opportunity to help slow this epidemic. School cafeterias in the United States feed millions of students every day through the National School Lunch Program.^ Point-of-sale machines are used in most school cafeterias to help streamline the process of purchasing school lunches. The point-of-sale software allows school personnel to place special notes on student's accounts to provide alerts about parental requests. This study investigated what the alerts are used for, who uses the alerts, and if there are any patterns by demographic characteristics. ^ Counts and percentages were used to determine what the alerts were used for and who used them. This study found that students who were white non-Hispanic, paid status, or in elementary school were most likely to have alerts placed on their accounts. Also, the majority of point-of-sale alerts were used as allowances (i.e., allowed to purchase snacks from the balance on the school lunch account), rather than restrictions (i.e., restricted from purchasing high calorie foods or specific food items). Using chi-square analysis, a total of 688 alerts were analyzed. There were significant differences in alert frequencies for intent category by grade level (p=0.000), snack access (p=0.000), and gender (p=0.002). Therefore, the results are significant, and one can conclude there is a significant relationship between gender, grade level, and snack access, and the presence of an alert on the school lunch account.^ Also, school administrators may want to take into consideration possible changes to their program, such as requiring more time to run the software. The results of this study can assist school administrators to better understand that a point-of-sale alert program may help their school lunch programs run more efficiently, while also providing parental influence on students’ food choices at the point-of-sale.^ School food service authorities should consider implementing a structured point-of-sale alert policy to encourage parental input on their children's food choices. When implementing the point-of-sale policy, schools should publicize this policy online, through school lunch menus, and parent communications increase participation throughout the school district.^