25.8 : Controladores por Avanço de Fase e Atraso de Fase

Para compreender a função de trabalho de diferentes tipos de controladores, podemos utilizar analogías práticas, como ajustar o equalizador de volume de um aparelho de som. Aumentar os graves envolve um controlador de avanço de fase, que funciona como um filtro passa-alta, enquanto aumentar os agudos usa um controlador de atraso de fase, que atua como um filtro passa-baixa. Controladores PD, semelhantes aos filtros passa-alta, melhoram a resposta do sistema a componentes de alta frequência. Controladores PI, semelhantes aos filtros passa-baixa, gerenciam componentes de baixa frequência para reduzir erros de estado estacionário. Controladores PID podem funcionar como filtros passa-banda, ou atenuadores de banda, equilibrando ajustes de alta e baixa frequência.

Um controlador de avanço de fase introduz uma mudança de fase positiva no sistema em uma faixa de frequência específica, melhorando a capacidade de resposta do sistema. Em contraste, um controlador de atraso de fase introduz uma mudança de fase negativa, estabilizando o sistema atenuando componentes de alta frequência. Ambos os tipos de controladores podem ser representados por uma única função de transferência. Se o primeiro parâmetro for maior que o segundo, a função se comporta como um filtro passa-alta; se for menor, atua como um filtro passa-baixa.

A implementação desses controladores pode ser obtida usando um circuito op-amp. A função de transferência de tal circuito relaciona as tensões de saída e entrada por meio do produto das razões de dois capacitores e a soma dos produtos de resistência e capacitância para cada caminho. Simplificar o projeto igualando os capacitores reduz o número de parâmetros do projeto de quatro para três, simplificando assim a equação do circuito.

Além disso, as constantes podem substituir a razão das resistências e o produto de resistência e capacitância, tornando o projeto do circuito mais direto. Essa abordagem permite o ajuste preciso das características de avanço de fase ou atraso de fase, dependendo dos requisitos da aplicação. Ao ajustar esses parâmetros, os engenheiros podem controlar efetivamente a estabilidade e o desempenho do sistema, aproveitando os princípios fundamentais dos filtros passa-alta e passa-baixa para atingir os resultados desejados.