Ridurre al minimo le complessità per aumentare la competitività
I controller basati sull'ottimizzazione attualmente adottano un approccio all'ottimizzazione totalmente on-line, che implica un enorme carico computazionale correlato all'aumento dei costi dei software e dell'hardware dei supercalcolatori. Un gruppo di ricercatori finanziati dall'UE si propone di semplificare la complessa matematica utilizzata convenzionalmente per definire un sistema di controllo in determinate applicazioni. Il progetto Connect ("Design of advanced controllers for economic, robust and safe manufacturing performance") è stato concepito per l'impiego dell'ottimizzazione parametrica nello sviluppo di controller avanzati che spostano il carico computazionale offline; tali controller sono particolarmente interessanti per una vasta gamma di applicazioni che attualmente implicano notevoli limitazioni e difficoltà operative, ad esempio sistemi industriali che richiedono operazioni di controllo rapido, applicazioni critiche dal punto di vista della sicurezza nel settore automobilistico o il controllo dei reattori chimici e applicazioni dell'energia. Considerando un'immagine digitale sul computer, rappresentata da un elevato numero di pixel, il primo passo per semplificare il calcolo necessario per la rappresentazione dell'immagine originaria consiste nella determinazione del numero minimo di pixel necessari per riprodurre l'originale all'occhio umano, in quanto, oltre un determinato punto, una maggiore risoluzione non produce un miglioramenti chiaramente percepibili, per cui non è necessaria. Nel caso dell'algoritmo del controller, i ricercatori hanno definito un numero minimo di c.d. funzioni base che acquisiscono tutta la dinamica del sistema senza perdita delle informazioni contenute nella rappresentazione multidimensionale originaria. Il secondo passo nell'analogia della riproduzione dell'immagine digitale consiste nella determinazione della spaziatura dei pixel, in modo tale che determinate caratteristiche non vengano appiattite interamente (ad es. un naso rappresentato da due punti diventa una linea e non una superficie curva). Nel caso del controller, i ricercatori hanno cercato di utilizzare algoritmi predittivi multiparametrici (MPC) su sistemi altamente non lineari, riducendo alla linearità il problema della non linearità tramite approssimazioni lineari a tratti, come la creazione di una curva apparente tramite l'unione di segmenti lineari molto piccoli. L'algoritmo MPC esplicito è stato capace di risolvere in anticipo offline il processo di ottimizzazione, rendendo possibile l'implementazione del controllo tramite controller logici programmabili (PLC) o microcontroller poco costosi. Il progetto Connect, quindi, ha migliorato la progettazione di controller basati sull'ottimizzazione, riducendo sensibilmente il carico computazionale e i costi senza pregiudizio per l'integrità, per cui i nuovi algoritmi MPC potrebbero accrescere la competitività delle piccole e medie imprese in vari campi, ad esempio il settore automobilistico e quello della produzione di cavi.
