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MODELLISTICA E IDENTIFICAZIONE DI SISTEMI DI ACCUMULO DI ENERGIA E FONTI RINNOVABILI

Il principale obiettivo di progetto è lo sviluppo della modellistica e dei metodi di identificazione di sistemi di accumulo di energia e fonti rinnovabili. Una particolare attenzione sarà dedicata agli aspetti di efficacia implementativa in sistemi embedded dei modelli e dei metodi sviluppati.I componenti oggetto della modellistica saranno: pannelli fotovoltaici, generatori eolici, celle a combustibile, batterie ricaricabili, batterie “second-use”, batterie a flusso e i relativi convertitori switching di interfaccia. Sarà necessario individuare o sviluppare modelli di complessità computazionale ridotta, come i modelli circuitali concentrati.Per quanto riguarda le tecniche di identificazione parametrica dei sistemi sopra menzionati, si adotterà prevalentemente un approccio basato sui modelli (model-based parametric identification). Si investigheranno metodologie stocastiche per l’identificazione dei parametri, in particolare genetiche, sviluppando tecniche adatte all’identificazione di circuiti rappresentativi di celle elettrochimiche (celle a combustibile o batterie) sulla base della conoscenza dello spettro estratto intorno a un punto di lavoro in dc. Si approfondirà anche l’applicabilità di metodi deterministici, quali i filtri bayesiani, gli osservatori sliding-mode e l’aritmetica di intervallo, sviluppando delle tecniche, sia nel dominio del tempo che della frequenza, che migliorino la robustezza degli algoritmi e la loro applicabilità su sistemi embedded a basso costo. Si analizzerà anche l’opportunità di implementare metodologie ai minimi quadrati ricorsive e metodi basati sulla selezione di modelli di riferimento diversi a seconda della condizione di funzionamento. Si valuterà l’opportunità di sviluppare anche tecniche di identificazione basate su reti neurali. Per le applicazioni in cui è determinante la conoscenza dello stato del sistema, si affiancherà allo sviluppo di tecniche di identificazione parametrica in linea anche la stima dello stato. Le tecniche studiate troveranno applicazione anche nei convertitori dc-dc per l’accumulo energetico e le fonti rinnovabili, in particolare per rilevare problemi relativi ai condensatori elettrolitici e ai dispositivi switching.Gli algoritmi sviluppati saranno implementi su sistemi caratterizzati da limitate risorse computazionali, in modo tale da consentirne l’uso su un sistema embedded poco costoso. Parte fondamentale del progetto sarà la traduzione dei modelli e degli algoritmi di stima MATLAB/Simulink/C++ in uno stimatore hardware/software su un sistema embedded adatto ad applicazioni reali per l’identificazione in linea. Si prevede di utilizzare sia microcontrollori digitali-DPS o dispositivi basati su FPGA. Ciò consentirà anche di valutare quale delle due sia più adatta allo scopo, progettando opportunamente il partizionamento hardware/software degli algoritmi, se necessario.Per eseguire i test sperimentali di validazione dei modelli e dei metodi sviluppati nel progetto, potrà essere necessario utilizzare strumentazione di laboratorio non ancora disponibile. Nel caso, si proporrà l’acquisto delle attrezzature elencate nelle sezioni seguenti.