| |
 Регулятор для LC-фильтра |
|
|
|
|
 Mar 22 2013, 08:57
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Здравствуйте. Есть задача - синтезировать модель регулятора для усилителя с LCLC-фильтром на выходе. На вход системы подается синусоида, диапазон частот 0-250 Гц. Регулятор должен отрабатывать внешние возмущения (изменение нагрузки, помехи), коэффициент нелинейных искажений в идеале должен быть не хуже 0,1%. Передаточную характеристику фильтра по Лапласу я рассчитал, пытался использовать sisotool в матлабе для синтеза ПИ-регулятора. Схему затем проверяю в MicroCap'е, результат, откровенно говоря, не радует: при ступенчатом входном воздействии на выходе напряжение устаканивается слишком долго - 80 мс. В ТАУ я новичок, раньше не приходилось проектировать системы такой сложности, поэтому рассмотрю любые предложения. Есть у кого-нибудь какие мысли, что делать, как дальше жить?
|
|
|
|
|
|
|
 |
Ответов
|
Guest_TSerg_*
|
Mar 22 2013, 11:00
|
Guests
|
Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 12:57)  Есть задача - синтезировать модель регулятора для усилителя с LCLC-фильтром на выходе. На вход системы подается синусоида, диапазон частот 0-250 Гц. Не совсем понятна задача. Нарисуйте функциональную схему и уточните задачу. Если подается 0, то синусоиды уже нет. Может быть задача состоит в разработке усилителя с частотным диапазоном 0..250 Гц, нагрузкой которого является реактивная цепь, состоящая из двойного Г-образного фильтра и омической нагрузки. Требуется...
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 11:22
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(TSerg @ Mar 22 2013, 15:00) Не совсем понятна задача. Нарисуйте функциональную схему и уточните задачу.
Если подается 0, то синусоиды уже нет.
Может быть задача состоит в разработке усилителя с частотным диапазоном 0..250 Гц, нагрузкой которого является реактивная цепь, состоящая из двойного Г-образного фильтра и омической нагрузки.
Требуется... Выше прикрепил принципиальную схему с идеальными компонентами. С нулем я погорячился, будем считать диапазон от 40 до 250 Гц. Нагрузкой в данном упрощенном варианте является неизменяемый резистор R1. Мы его пока не трогаем, хотя в реальных условиях нагрузка будет носить резистивно-реактивный характер, причем не всегда с линейными характеристиками. Фильтр нам нужен, поскольку должен будет гасить частоту модуляции 20 кГц. Если кто еще не догадался, речь идет об усилителе D-класса. Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 15:16) Теперь нарисуйте ЛАХ... Мы же не знаем, что за усилители у Вас, которые на выходе и что на входе.... Простите, а что такое ЛАХ?
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 11:39
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 15:22) С нулем я погорячился, будем считать диапазон от 40 до 250 Гц. Нагрузкой в данном упрощенном варианте является неизменяемый резистор R1. Мы его пока не трогаем, хотя в реальных условиях нагрузка будет носить резистивно-реактивный характер, причем не всегда с линейными характеристиками. Фильтр нам нужен, поскольку должен будет гасить частоту модуляции 20 кГц. Если кто еще не догадался, речь идет об усилителе D-класса.
Простите, а что такое ЛАХ? Логарифмическая Амплитудная Характеристика... Только удобнее по оси частот не "круговую частоту", а просто "частоту"... Про то, что это "усилителе D-класса" и "20 кГц" надо было начинать с самого начала... И то, что 250 Гц будет проходить, то я сильно сомневаюсь... Впрочем, без ЛАХ точно судить трудно... Удачи! Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 15:35) Если так называется АЧХ и ФЧХ, то вот они (для фильтра) Ну а теперь попробуйте построить АЧХ на весь тракт, с учетом устойчивости. И тогда увидите, что 250 Гц - не пролезет... Удачи!
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 12:00
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Позабыл я, господа, что фильтр считался для эффективного пропускания частоты 50 Гц и эффективного задерживания 20 кГц. Поэтому, если вы не против, мы немного пересмотрим начальные условия, и будем считать полосу пропускания от 45 до 55 Гц. Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 15:39) Только удобнее по оси частот не "круговую частоту", а просто "частоту"... А как вы определили, что круговая частота? Мне казалось, что обычная... Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 15:39) Ну а теперь попробуйте построить АЧХ на весь тракт, с учетом устойчивости. Построил АЧХ для всего тракта; надеюсь, что правильно понял вас.
Сообщение отредактировал Тапочек - Mar 22 2013, 12:15
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 12:33
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 16:00) Позабыл я, господа, что фильтр считался для эффективного пропускания частоты 50 Гц и эффективного задерживания 20 кГц. Поэтому, если вы не против, мы немного пересмотрим начальные условия, и будем считать полосу пропускания от 45 до 55 Гц.
А как вы определили, что круговая частота? Мне казалось, что обычная...
Построил АЧХ для всего тракта; надеюсь, что правильно понял вас. Построили неправильно! Слева не может быть 0 Дб, т.к. в тракте есть усилители и модулятор... интегратор пока уберите, нужен только тракт без коррекции АЧХ.
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 13:00
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 16:33) Построили неправильно! Слева не может быть 0 Дб, т.к. в тракте есть усилители и модулятор...
интегратор пока уберите, нужен только тракт без коррекции АЧХ. На схеме пока нет модулятора, только усилитель с фильтром. Модулятор я добавлю, когда мне удастся настроить этот вариант схемы. Сейчас АЧХ тракта без обратной связи.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 13:06
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 17:00) На схеме пока нет модулятора, только усилитель с фильтром. Модулятор я добавлю, когда мне удастся настроить этот вариант схемы. Сейчас АЧХ тракта без обратной связи. Объясняю для бестолковых... Если на вход ШИМ подается сигнал управления от, допустим, 0 до 1 Вольта, а на выходе силовые ключи меняют скважность импульсов, то на выходе "среднее" напряжение меняется от 0 вольт, до питающего... Например, если на силовые ключи подано 30 В, а управляющее - 1В, то усиление модулятора будет 30... И то, что у Вас нарисовано - это неправильно! Сколько усиления должно быть в статике для получения 1% погрешности??? Должен быть нарисован разомкнутый тракт: усилитель модулятор и фильтры
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 13:31
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 17:06) Объясняю для бестолковых...
Если на вход ШИМ подается сигнал управления от, допустим, 0 до 1 Вольта, а на выходе силовые ключи меняют скважность импульсов, то на выходе "среднее" напряжение меняется от 0 вольт, до питающего... Например, если на силовые ключи подано 30 В, а управляющее - 1В, то усиление модулятора будет 30...
И то, что у Вас нарисовано - это неправильно!
Сколько усиления должно быть в статике для получения 1% погрешности???
Должен быть нарисован разомкнутый тракт: усилитель модулятор и фильтры Я не бестолковый, а безграмотный. Почему мы не можем на данном этапе забыть про модулятор и сконцентрироваться на теории управления? Есть фильтр, и его надо скомпенсировать.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 22 2013, 13:44
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 17:31) Я не бестолковый, а безграмотный.
Почему мы не можем на данном этапе забыть про модулятор и сконцентрироваться на теории управления? Есть фильтр, и его надо скомпенсировать. А потому, что модулятор добавляет свое усиление к тракту и его нельзя подавить местной обратной связью... Просто на данном этапе представьте модулятор, как идеальный усилитель с определенным коэфф.усиления... А компенсировать надо не "фильтр", а весь разомкнутый тракт... Начните вот так: Сначала посмотрите на АЧХ обычного усилителя и постарайтесь понять, что такое коррекция АЧХ и зачем это нужно делать... Потом постарайтесь понять, как это нужно делать... Если у Вас нет модели нескорректированного усилителя, то добавьте последовательно с ним в тракт RC цепочку и тренируйтесь... Тут тема обсуждается об обратной связи в усилителе класса D... Вот Вы её и почитайте, чтобы мне дважды одно и тоже не писать...
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 07:30
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 17:44) А потому, что модулятор добавляет свое усиление к тракту и его нельзя подавить местной обратной связью... Просто на данном этапе представьте модулятор, как идеальный усилитель с определенным коэфф.усиления...
А компенсировать надо не "фильтр", а весь разомкнутый тракт...
Начните вот так:
Сначала посмотрите на АЧХ обычного усилителя и постарайтесь понять, что такое коррекция АЧХ и зачем это нужно делать...
Потом постарайтесь понять, как это нужно делать...
Если у Вас нет модели нескорректированного усилителя, то добавьте последовательно с ним в тракт RC цепочку и тренируйтесь...
Тут тема обсуждается об обратной связи в усилителе класса D... Вот Вы её и почитайте, чтобы мне дважды одно и тоже не писать... Перерисовал схемку, теперь нарисованы чистый тракт без обратной связи и регулятора. И прикрепил АЧХ/ФЧХ этой схемы. Из графиков видно, что усиление тракта 40 дБ, сигналы частотой 50 Гц будут проходить однозначно, сдвиг фазы на этой частоте минимальный, запас по фазе большой. Предположим, я хочу сделать усиление всего усилителя равным 0 дБ, т.е. получить повторитель напряжения. Следовательно, надо завести отрицательную обратную связь с коэффициентом 1. Правильно?
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 07:57
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 25 2013, 11:30) Перерисовал схемку, теперь нарисованы чистый тракт без обратной связи и регулятора. И прикрепил АЧХ/ФЧХ этой схемы. Из графиков видно, что усиление тракта 40 дБ, сигналы частотой 50 Гц будут проходить однозначно, сдвиг фазы на этой частоте минимальный, запас по фазе большой. Предположим, я хочу сделать усиление всего усилителя равным 0 дБ, т.е. получить повторитель напряжения. Следовательно, надо завести отрицательную обратную связь с коэффициентом 1. Правильно? Итак, есть понятие "разомкнутый тракт" - это усилитель обратной связи, модулятор(он тоже представляется как усилитель), и силовые фильтры. Вы это почти и нарисовали. Я не знаю, что Вы понимаете под словом "регулятор"? Далее, Вы должны увидеть, что при пересечении линии 0 Дб наклон графика будет значительно больше, чем -20 Дб/дек. А значит такой контур возбудится. Т.к. чуть выше нуля фаза будет больше 180 гр. и усиление - больше 1... Следовательно надо вводить коррекцию контура... Далее строим ЛАХ скорректированного контура. Вводим в контур RC цепь, так, чтобы при пересечении 0 был наклон -20. Вот это Вы и сделайте. Вот тогда и будет видно, какие сигналы пропустит скорректированный контур...
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 08:15
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(iosifk @ Mar 25 2013, 11:57) Я не знаю, что Вы понимаете под словом "регулятор"? Под регулятором я понимаю параллельный ПИД-регулятор, который у меня стоял в первом варианте схемы между модулятором и вычитателем. Точнее, у меня в том варианте получался ИД-регулятор (идеальный интегратор + дифференцирующая RC-цепочка). Собственно, его я и хотел изначально рассчитать/настроить. Цитата(iosifk @ Mar 25 2013, 11:57) Далее строим ЛАХ скорректированного контура. Вводим в контур RC цепь, так, чтобы при пересечении 0 был наклон -20. Вот это Вы и сделайте. Вот тогда и будет видно, какие сигналы пропустит скорректированный контур... Корректирующую RC-цепь надо вводить на выходе фильтра, я правильно понял? Не совсем понятно, если я изменю наклон привой АЧХ, будет ли обеспечиваться такое же эффективное подавление частоты модуляции 20 кГц, как и до коррекции?
Сообщение отредактировал Тапочек - Mar 25 2013, 08:27
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 10:56
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 25 2013, 12:15) Под регулятором я понимаю параллельный ПИД-регулятор, который у меня стоял в первом варианте схемы между модулятором и вычитателем. Точнее, у меня в том варианте получался ИД-регулятор (идеальный интегратор + дифференцирующая RC-цепочка). Собственно, его я и хотел изначально рассчитать/настроить.
Корректирующую RC-цепь надо вводить на выходе фильтра, я правильно понял?
Не совсем понятно, если я изменю наклон привой АЧХ, будет ли обеспечиваться такое же эффективное подавление частоты модуляции 20 кГц, как и до коррекции? Итак, есть разомкнутый нескорректированный ЛАХ. Теперь в него вводим коррекцию, т.е. те самые "цепочки" о которых Вы пишите. Сначала добавляем интегрирующую цепь. Она может быть добавлена либо как интегратор к усилителю сравнения, либо как отдельная цепь до или после усилителя... И строим скорректированный ЛАХ... А вот о "дифференцирующая RC-цепочка" - разговор будет особый. У Вас есть пульсации на частотк квантования. Какой они величины? И какой величины будет сигнал на входе усилителя сравнения? Т.е. дифференциатор будет забивать вход усилителя сравнения пульсациями и пичками... Да еще необходимо учесть разброс керамических конденсаторов +80/-20%... Так что с дифференциатором намного поднять усиление не получится... Частота модуляции подавляется фильтрами и это не меняется. Сейчас, при корректировке ЛАХ речь идет о том, какие частоты будут проходить через скорректированный тракт..
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 14:34
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Пульсации на частоте модуляции были малыми, зато большими были на промежуточных частотах. Пока что-то не особо получается скорректировать АЧХ. Вот что получилось:
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 25 2013, 17:33
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 4 011
Регистрация: 8-09-05
Из: спб
Пользователь №: 8 369
|
Цитата(Тапочек @ Mar 25 2013, 18:34) Пульсации на частоте модуляции были малыми, зато большими были на промежуточных частотах. Пока что-то не особо получается скорректировать АЧХ. Вот что получилось: То, что Вы нарисовали будет возбуждаться, т.к. там, где фаза больше 180 град - усиление больше 1. Надо сделать еще более низкочастотную коррекцию. И почитайте о запасе по фазе и по амплитуде... Удачи!
--------------------
www.iosifk.narod.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 26 2013, 09:02
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 42
Регистрация: 10-04-10
Пользователь №: 56 542
|
Цитата(iosifk @ Mar 25 2013, 21:33) То, что Вы нарисовали будет возбуждаться, т.к. там, где фаза больше 180 град - усиление больше 1.
Надо сделать еще более низкочастотную коррекцию.
И почитайте о запасе по фазе и по амплитуде...
Удачи! А если я замкну петлю обратной связи, а в ее контур вставлю корректирующие цепи, так неправильно будет?
|
|
|
|
|
|
Сообщений в этой теме
 Тапочек Регулятор для LC-фильтра Mar 22 2013, 08:57 iosifk Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 12:57) Здра... Mar 22 2013, 09:50  Тапочек Цитата(iosifk @ Mar 22 2013, 13:50) Для н... Mar 22 2013, 10:44 Тапочек Вот схемка усилителя Mar 22 2013, 11:07 iosifk Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 15:07) Вот ... Mar 22 2013, 11:16 TSerg Цитата(Тапочек @ Mar 22 2013, 15:22) Если... Mar 22 2013, 11:35 Тапочек Если так называется АЧХ и ФЧХ, то вот они (для фил... Mar 22 2013, 11:35 TSerg Гадать можно долго, впрочем учиться - тоже, но вто... Mar 26 2013, 11:12 Тапочек Скорректировал АЧХ, теперь частота единичного усил... Mar 26 2013, 11:17 Тапочек Говорят, при 60-градусном запасе по фазе получаетс... Mar 26 2013, 14:02 velkarn Цитата(Тапочек @ Mar 26 2013, 14:17) Скор... Mar 26 2013, 15:45 iosifk Цитата(velkarn @ Mar 26 2013, 19:45) . мо... Mar 26 2013, 16:28 Тапочек Цитата(iosifk @ Mar 26 2013, 20:28) ОС по... Mar 27 2013, 14:26 Тапочек Цитата(velkarn @ Mar 26 2013, 19:45) мне ... Mar 28 2013, 11:20 velkarn Цитата(Тапочек @ Mar 28 2013, 14:20) Част... Mar 28 2013, 15:04 Тапочек Цитата(velkarn @ Mar 28 2013, 19:04) а ща... Mar 29 2013, 08:14 velkarn то, что вы назвали коррекцией это фактически ещё о... Mar 30 2013, 04:06 Тапочек Цитата(velkarn @ Mar 30 2013, 08:06) то, ... Apr 2 2013, 07:33 Тапочек Будем считать, что с коррекцией более-менее понятн... Apr 2 2013, 11:40 wim Цитата(Тапочек @ Apr 2 2013, 15:40) Будем... Apr 2 2013, 12:46 Тапочек Цитата(wim @ Apr 2 2013, 16:46) Если хоти... Apr 4 2013, 07:36 velkarn Цитата(Тапочек @ Apr 2 2013, 14:40) Будем... Apr 3 2013, 03:50 Тапочек Да, в самом деле, последний вариант схемы не очень... Apr 8 2013, 07:25 iosifk Цитата(Тапочек @ Apr 8 2013, 11:25) Да, в... Apr 10 2013, 14:44 TSerg Произведением LC? Apr 8 2013, 08:38 Тапочек Цитата(TSerg @ Apr 8 2013, 12:38) Произве... Apr 8 2013, 09:28 Тапочек Значит так, товарищи. Вот прикладываю результаты м... Apr 10 2013, 09:10 velkarn схему-то покажите Apr 10 2013, 12:58 Тапочек Цитата(velkarn @ Apr 10 2013, 16:58) схем... Apr 10 2013, 14:40 velkarn Цитата(Тапочек @ Apr 10 2013, 18:40) Да с... Apr 11 2013, 15:03 wim Цитата(velkarn @ Apr 11 2013, 19:03) по-м... Apr 11 2013, 18:09 Тапочек Цитата(wim @ Apr 11 2013, 22:09) Должен р... Apr 12 2013, 08:36 wim Цитата(Тапочек @ Apr 12 2013, 12:36) не п... Apr 12 2013, 09:59 Тапочек Цитата(wim @ Apr 12 2013, 13:59) Методом ... Apr 16 2013, 08:04 thermit Цитатаwim:
Похоже, он так и не понял, что у физич... Apr 12 2013, 14:56 wim Цитата(thermit @ Apr 12 2013, 18:56) Никт... Apr 12 2013, 18:08 thermit Цитатаwim:
Приведите пример. Реальную аналоговую с... Apr 13 2013, 16:10 wim Цитата(thermit @ Apr 13 2013, 20:10) Напр... Apr 13 2013, 19:19 thermit пикча Apr 13 2013, 20:16 wim В программе SAPWIN можно получить передаточную фун... Apr 14 2013, 10:37 thermit Цитатаwim:
В программе SAPWIN можно получить перед... Apr 14 2013, 16:21 wim Цитата(thermit @ Apr 14 2013, 20:21) Одна... Apr 15 2013, 03:45 thermit Цитатаwim:
Физическая реализуемость модели означае... Apr 16 2013, 10:43 wim Цитата(thermit @ Apr 16 2013, 14:43) Беск... Apr 16 2013, 12:37 Тапочек Перехожу к более реальным вещам и ужасаюсь увиденн... Apr 19 2013, 08:27
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
