PI регулятор в цифре Опции

[tema-electric]

Здравствуйте. Ломаю голову не первый день.

Есть аналоговая схема. Опторазвязка + операционник с фильтром 1.5 кГц, затем усилитель ошибки с коэффициентом усиления 100 и преобразователь напряжение-частота, который преобразует плавно напряжение ошибки в частоту от 0 до 30...100 кГц (AD654). Управление идет резонансным инвертором.

Хочу перевести все это хозяйство в цифру, избавиться от усилителей и всяческих редкостных микросхем, а также от коррекции смещения. Вопрос в разрядности АЦП и его быстродействии. Если взять какой-нибудь 16-битный АЦП с быстродействием в 100 кГц, то очевидно, что старшие 7 бит придется откинуть, в виду коэффициента усиления 100 (по аналогии с аналоговой схемой). Далее, остается 9 бит, интегрируя которые в ПЛИС я должен получить плавное изменение частоты от 100 кГц до 0 Гц. Плавно - это с шагом в единицы, десятки Гц, чтобы уши не резало. И мне кажется, что это нереализуемо. Если взять какой-нибудь сигма-дельта АЦП с разрядностью 24 бита, то вроде должно получиться. Но есть всякие смещения и нелинейности у самого АЦП, и нет уверенности в исходе.

Прошу осенить , как это правильно сделать и с точки зрения теории автоматического управления и с точки зрения реализуемости на АЦП в принципе. Итоговая точность стабилизации будет в районе 1%.

[tema-electric]

Спасибо всем откликнувшимся. Вопрос выбора кристалла не стоит. ПЛИСы работают и работают хорошо. Кроме того, слишком большой задел, чтобы сейчас что-то новое придумывать.

В нём есть 10-битный АЦП, 300 тысяч выборок в секунду - достаточно для оцифровки сигнала ошибки с полосой 1.5КГц.

Недопонимание заключается в том, что я не "сигнал ошибки" оцифровываю, а сигнал обратной связи. Цифровое усиление заключается в том, что я должен вычесть уставку из сигнала обратной связи, и положить крест на семи старших разрядах. В аналоговых схемах такое отбрасывание проявляется в насыщении усилителя ошибки.

Плавность изменения управляющей частоты это отдельный вопрос.

Да вот не отдельный, к сожалению. С быстроменяющейся нагрузкой что делать? Плавно под нее подстраиваться?

Для уверенности в исходе постройте модель системы в матлабе. С этого надо начинать.

Согласен. Но еще есть плата с сигма-дельта АЦП на 16 бит (модулятор), в которой можно просто переписать реализацию цифрового контроллера.

Я создал эту тему, полагая, что это несложный вопрос, т.к. сегодня все все делают на цифре, и даже что-то стабилизируют.

[gte]

Да вот не отдельный, к сожалению. С быстроменяющейся нагрузкой что делать? Плавно под нее подстраиваться?

Каким образом Вам помогут 24 бита? Сколько из них уйдет на шумы обратной связи?
Для получения требуемой Вам стабилизации можно управлять частотой в диапазоне от 0 до 30...100 кГц с определенной дискретностью, учитывающей нелинейность регулирования. Зачем перестройка частоты управляющего воздействия с дискретностью в единицы Герц? Можно регулирующее воздействие иметь с большей дискретностью, но обечпечить плавность изменения частоты с постоянной регулятора.

У Вас, кстати, в регуляторе "операционник с фильтром 1.5 кГц" или ПИД регулирование?

[tema-electric]

У Вас, кстати, в регуляторе "операционник с фильтром 1.5 кГц" или ПИД регулирование?

1.5 кГц - это фильтр. На данный момент в аналоговом тракте вообще нет интегратора. Но как его туда поставить - известно.

Большую постоянную регулятора иметь не хочется. Это приведет к амплитудной модуляции, на мой взгляд, или к медленной реакции на сигнал ошибки, что вызовет переброс или тока или напряжения.

Вообще пройдена долгая дорога по плавному синтезу частоты в аналоговых схемах. Адекватно работают только асинхронные преобразователи напряжение-частота. Они способны выдавать и 100 кГц и 99.9 кГц. AD652, например, уже плохо работает на ВЧ.

Каким образом Вам помогут 24 бита? Сколько из них уйдет на шумы обратной связи?

Преобразователь напряжение-частота есть интегратор, в том числе и в цифре. Поэтому шумы не так страшны.

[gte]

1.5 кГц - это фильтр.

Фильтр верхних частот? Я в том смысле, что если ФНЧ, то он и интегратором работает.

Преобразователь напряжение-частота есть интегратор, в том числе и в цифре. Поэтому шумы не так страшны.

Зачем лишние разряды, которые потом будете фильтровать?