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25.10 : 位相遅れ制御の時間および周波数領域での解釈

位相遅れ制御は、安定性を向上させ、定常誤差を減らすために制御システムで広く使用されています。電球の明るさを制御する調光スイッチは、位相遅れ制御の実用的な例として機能し、電球の明るさを徐々に調整します。数学的には、係数「a」が 1 未満の場合に位相遅れ制御またはローパスフィルタが表されます。

位相遅れ制御は、ゼロに極を配置するのではなく、有限の非ゼロの誤差定数を特定の係数で増幅することで定常誤差に影響を与えます。極とゼロを厳密に揃えることでシステムの減衰を強化し、安定性を効果的に向上させます。ゲイン値を調整して係数の変化を相殺できるため、フォワードパス伝達関数を変更せずに位相遅れ制御を使用できます。

位相遅れ制御の伝達関数は、フォワードゲインに組み込まれたゲイン係数によって特徴付けられます。この設計プロセスは、システムの周波数応答を視覚化する、補償されていないシステムのボード線図を作成することから始まります。フォワードパスゲインを設定し、ボード線図から位相マージンとゲインマージンを決定することで、必要な位相マージンを実現できます。

ボード線図は、特定の点でのコーナー周波数を明らかにし、高周波数での減衰を示し、位相遅れ制御が高周波成分をどのようにフィルタリングするかを示します。このフィルタリング動作により、振動が低減し、減衰が改善されてシステムが安定し、システムの出力がよりスムーズに調整されます。

本質的に、位相遅れ制御は、周波数応答を変更して安定性を高め、定常誤差を削減することでシステムの動作を微調整します。これは、最適なパフォーマンスを得るために段階的な調整が重要な調光スイッチなどのアプリケーションで特に役立ちます。ボード線図を使用して位相遅れ制御を慎重に設計し、ゲイン値を調整することで、エンジニアは安定性を維持し、誤差を削減しながら、必要なシステムパフォーマンスを実現できます。

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Phase lag ControlControl SystemsStabilitySteady state ErrorsDimmer SwitchLow pass FilteringGain FactorBode PlotFrequency ResponseAttenuationSystem DampingOscillationsDesign ProcessCorner Frequencies

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