다양한 유형의 컨트롤러의 작동 기능을 이해하는 것은 스테레오의 볼륨 이퀄라이저를 조정하는 것과 같은 실제적인 비유로 설명할 수 있습니다. 저음을 크랭킹하려면 하이패스 필터로 작동하는 위상 리드 컨트롤러가 필요하고, 트레블을 높이려면 로우패스 필터로 작동하는 위상 지연 컨트롤러가 사용됩니다. 하이패스 필터와 유사한 PD 컨트롤러는 고주파 성분에 대한 시스템의 응답을 향상시킵니다. 로우패스 필터와 유사한 PI 컨트롤러는 저주파 성분을 관리하여 정상 상태 오류를 줄입니다. PID 컨트롤러는 대역 통과 또는 대역 감쇠 필터로 작동하여 고주파 및 저주파 조정을 모두 균형 있게 조정할 수 있습니다.
위상 리드 컨트롤러는 특정 주파수 범위에서 시스템에 양의 위상 이동을 도입하여 시스템의 응답성을 향상시킵니다. 반면 위상 지연 컨트롤러는 음의 위상 이동을 도입하여 고주파 성분을 감쇠시켜 시스템을 안정화합니다. 두 유형의 컨트롤러 모두 단일 전달 함수로 표현할 수 있습니다. 첫 번째 매개변수가 두 번째 매개변수보다 크면 함수는 고역 통과 필터로 동작하고, 두 번째 매개변수가 작으면 저역 통과 필터로 동작합니다.
이러한 컨트롤러의 구현은 연산 증폭기 회로를 사용하여 달성할 수 있습니다. 이러한 회로의 전달 함수는 두 커패시터의 비율의 곱과 각 경로에 대한 저항과 커패시턴스의 곱의 합을 통해 출력 및 입력 전압을 연관시킵니다. 커패시터를 동일시하여 설계를 단순화하면 설계 매개변수의 수가 4개에서 3개로 줄어들어 회로 방정식이 간소화됩니다.
또한 상수는 저항의 비율과 저항과 커패시턴스의 곱을 대체할 수 있어 회로 설계를 더 간단하게 만들 수 있습니다. 이 접근 방식은 애플리케이션의 요구 사항에 따라 위상 리드 또는 위상 지연 특성을 정밀하게 조정할 수 있습니다. 이러한 매개변수를 조정함으로써 엔지니어는 고역 통과 및 저역 통과 필터의 기본 원리를 활용하여 원하는 결과를 달성하여 시스템 안정성과 성능을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
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