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.

[prig]

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

Если согласны, забудьте о конкретных АЦП и т.д. Когда заработают модели, и Вы в них разберётесь, можно будет разобраться и с железом.
Тем более, любой сигма-дельта АЦП имеет достаточно большую задержку по данным, что может сильно сказаться на характеристиках регулятора.

Кроме того, не стоит разбрасываться битами АЦП.
У любого сигнала обратной связи есть рабочий диапазон. Нормализуйте его до уровней диапазона АЦП.
Рабочие диапазоны установившегося режима и режим запуска-выключения тоже не стоит сваливать в одну кучу.

[iosifk]

Если согласны, забудьте о конкретных АЦП и т.д. Когда заработают модели, и Вы в них разберётесь, можно будет разобраться и с железом.
Тем более, любой сигма-дельта АЦП имеет достаточно большую задержку по данным, что может сильно сказаться на характеристиках регулятора.

Кроме того, не стоит разбрасываться битами АЦП.
У любого сигнала обратной связи есть рабочий диапазон. Нормализуйте его до уровней диапазона АЦП.
Рабочие диапазоны установившегося режима и режим запуска-выключения тоже не стоит сваливать в одну кучу.

Сейчас я напишу про "гайку М3" и опять будут фыркания по этому поводу. Однако это именно тот самый случай, когда начинать надо с автоматического регулирования, а не с АЦП и уж точно не с железа.
Как было правильно сказано - "любой сигма-дельта АЦП " имеет встроенный цифровой фильтр высокого порядка, который будет в тракте регулирования, а это значит, что высокочастотные сигналы он не пропускает... Стало быть, встанет вопрос об устойчивости контура. Вот именно с этого момента и надо начинать. На ЛАХе можно зафиксировать как минимум 3 точки: усиление в "статике" (оно связано с погрешностью в 1%), потом точку пересечения нуля дб, наклон при этом в -20 дб, и полоса частот, которая подавляется ОС. Ну и известен ЛАХ силовой части - это усиление преобразователя и фильтры, которые в нем есть...
Разберитесь с ЛАХом, а уж потом, когда поймете, что и для чего, поймете и все остальное о железе. И быстродействие процессора и АЦП...
Не так давно были дискуссии об импульсных стабилизаторах, управлении индуктивной нагрузкой и пр...

[prig]

Сейчас я напишу про "гайку М3" и опять будут фыркания по этому поводу.
...
Разберитесь с ЛАХом,
...

- Ну, фыркать будут разве что любители заклёпок. И то, исключительно от ощущения собственной продвинутости.
- С ЛАХ не всегда удаётся разобраться достаточно чисто. Но без основных масштабных коэффициентов и хотя бы обобщённой модели не обойтись, это точно.