Estoy trabajando en un controlador PI analógico como un proyecto de hobby y me gustaría tener algunos consejos sobre la implementación práctica y algunos comentarios sobre los puntos críticos del circuito. Tengo 4 preguntas hechas abajo.
El objetivo es diseñar un controlador que tome un voltaje de entrada (idealmente a través de un potenciómetro) como un punto de ajuste y debería poder seguir la señal de entrada (pasos, ondas cuadradas, ondas triangulares y sinusoidales) dentro de la razón, es decir:
- Un tiempo de subida en el paso de unos 30 ms es más que aceptable.
- Las señales deben estar en el rango de 0-10 Hz (siendo 0 el paso)
- Overshoot sería interesante de ver solo por diversión, pero preferiblemente debería evitarse.
- El retraso no es realmente un problema
- El voltaje de suministro debe estar en el rango de 10 V para el amplificador operacional
La tensión de salida puede entonces almacenarse en búfer y usarse en otra parte del circuito.
Como primer paso, decidí usar un circuito de amplificador operacional integrador de la siguiente manera ( haga clic aquí para descargar el archivo ltspice )
Estecircuitoparecesatisfacerlamayoríademisrequisitos:
- Sinrebasamientos
- Tiempodesubidadeaproximadamente30ms(poloen1/(R6C1))
- Gananciadeunidadenbajasfrecuencias
- Siguelasseñalesmencionadasrazonablementebien
ElusodeMatlabIsimulólafuncióndetransferenciayverificódosveceslarespuestadefrecuencia,lospolosyelcomportamientodebuclecerrado.Todosevebien.
Sinembargo,estoyunpocopreocupadocuandosetratadeimplementarelcircuito,mispreguntassonlassiguientes:
- ¿Eselop-ampLT1007unabuenaopciónohayunamejor?¿Quédebobuscarenun"amplificador operacional PID"? No tengo experiencia con otra que la LM741 que funciona horriblemente en LTspice en mi experiencia, por eso elegí esta para la simulación.
- El integrador a bajas frecuencias es básicamente un amplificador inversor, con ganancia dada por la fórmula clásica. ¿Está realmente realizando la integración del error? Mi respuesta es sí, todavía realiza la integración (sin embargo, las trazas de la especificación LT parecen admitir esto), sin embargo, con fines teóricos (leídos: en clase) a baja frecuencia, se puede aproximar como un simple amplificador inversor.
- ¿El bloque del amplificador diferencial es lo suficientemente bueno para esta aplicación o debo estar usando una configuración diferente? (Por ejemplo, amplificador diferencial instrumental)
- Las cosas parecen ir HORRAMENTE mal (saturación de salida incluso con señales muy pequeñas y bajas ganancias de bucle cerrado) tan pronto como agrego una derivada y / o un bloque proporcional y un bloque de suma. ¿Por qué está pasando esto? Matlab parece estar en desacuerdo en este caso, aún mostrando un bucle cerrado estable pero con raíces complejas y, por lo tanto, exagerar con las oscilaciones, me pregunto si esto tiene que ver con el amplificador operacional en el bloque de suma, vea el siguiente ejemplo de tal implementación (< a href="https://www.dropbox.com/s/rknq5sqlcanhpmq/nonva2.asc?dl=0"> haga clic aquí para obtener el archivo ltspice )
Por cierto, el amplificador final con una ganancia 2x es solo para invertir el signo de la salida PID.
Gracias
EDITAR: En mi corta experiencia en el laboratorio, el bloqueo derivado con LM741 parece ser un dolor en el *** debido al ruido de otros circuitos, así que realmente no estoy pensando en usarlo, aparte del hecho de que en teoría no es necesario. Pero todavía me pregunto qué salió mal en la simulación de las especias y me gustaría saberlo.