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%.

[prig]

Если частота пульсаций задаётся самим регулятором, можно сделать синхронное измерение. Это не самая большая проблема.

Скорость реакции на возмущение/нагрузку бутет прямо зависеть от частоты цикла регулятора и частоты выборки сигнала ОС.
С сигналом ОС придётся работать с оглядкой на дедушку Найквиста. Оптимизация антиалиасник+цифровая фильтрация vs шум может оказаться достаточно непростой.

А накрутить в цифре можно очень много. Вплоть до дико умного адаптивного регулятора.
Во всяком случае, режимы запуска/выключения, аварийные режимы и т.д. реализуются намного проще.
Только лучше всё это делать на сигнальнике, нежели на ПЛИС. Намного проще отладка и больше гибкость решения.

По личному опыту, результат перехода с аналогового регулятора на цифровой, может заметно превзойти ожидания во всех отношениях.

[gte]

Если частота пульсаций задаётся самим регулятором, можно сделать синхронное измерение. Это не самая большая проблема.

Синхронное с частотой инвертора или часторой запуска?

Скорость реакции на возмущение/нагрузку бутет прямо зависеть от частоты цикла регулятора и частоты выборки сигнала ОС.

Сдается мне, что у автора топика она определяется объектом регулирования.

[prig]

...
Сдается мне, что у автора топика она определяется объектом регулирования.

Да, если применимость классической модели с обратной связью для цифровой схемы сохраняется (АЧХ обратной связи, бодро уходящая в бесконечность по частоте), то скорость реакции на возмущение/нагрузку " определяется объектом регулирования".
Но это бывает не всегда. АЧХ обратной связи цифрового регулятора совершенно неожиданно "обрывается" на получастоте выборки. Т.е., модель та же, но её применимость может быть другой.

В зависимости от положения границы Найквиста и сочетания параметров схемы/объекта, можно заполучить весьма неприятный эффект, влияющий на устойчивость. В таком случае, приходится снижать усиление, резать сигнал по частоте в подходящем месте и т. д., что сказывается на этой самой скорости реакции.

В своё время я изрядно поразвлекался с этим эффектом. К тому же, он был сильно усугублен специфическими характеристиками объекта.
Если ТС решит ввязаться в эпопею с цифровым регулятором, очень рекомендую обратить на это внимание.