混合模式模拟PID控制器与CFOA的设计
Natchanai Roongmuanpha1, Jetsdaporn Satansup2, Tattaya Pukkalanun1
1School of Engineering, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang (KMITL), Bangkok 10520, Thailand.
使用电流反操作放大器 (CFOA) 的新型混合模式比例积分导数 (PID) 控制器电路在四种模式中提供了多功能操作. 这种高效的设计提高了控制系统的性能,降低了43%的上升和高峰时间.
科学领域:
- 电子工程 电子工程
- 控制系统 控制系统
- 模拟电路设计 模拟电路设计
背景情况:
- 比率-整数-导数 (PID) 控制器是控制系统的基础.
- 电流反操作放大器 (CFOA) 在高频模拟电路设计中具有优势.
- 控制器的混合模式操作允许多功能信号处理.
研究的目的:
- 提出一种新的混合模式PID控制器电路.
- 为了证明控制器在四种不同的操作模式中的能力:电压,通透,电流和通阻.
- 评估控制器的性能及其对闭环控制系统的影响.
主要方法:
- 使用3个CFOA,4个电阻和2个电容器的混合模式PID控制器的设计和数学分析.
- 使用 AD844 CFOA IC. 的控制器的实现.
- 控制器和一个闭环控制系统的模拟,其中包含一个混合模式的第二阶低通波器.
主要成果:
- 拟议的电路拓学成功地在四种混合模式中实现了PID控制.
- 该控制器具有低功耗 (0.348W) 和良好的温度稳定性 (<0.2%的变化).
- 蒙特卡洛分析显示增强偏差最小 (≤7.72%),闭环系统显示上升/高峰时间快43%,稳定状态误差低.
结论:
- 拟议的混合模式PID控制器是各种控制应用的多功能和高效解决方案.
- 该控制器显著提高了闭环系统的动态性能.
- 通过模拟验证设计,确认其实际可用性.
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