25.8 : Controller di fase anticipata e ritardata

La comprensione della funzione di lavoro dei diversi tipi di controller può essere illustrata con analogie pratiche, come la regolazione dell'equalizzatore del volume di uno stereo. L'aumento dei bassi coinvolge un controller di fase, che funziona come un filtro passa-alto, mentre l'aumento degli acuti utilizza un controller di fase ritardata che funziona come un filtro low-pass. I controller PD, simili ai filtri low-pass, migliorano la risposta del sistema alle componenti ad alta frequenza. I PI controller, simili ai filtri high-pass, gestiscono le componenti a bassa frequenza per ridurre gli errori in stato stazionario. I PID controller possono funzionare come filtri low-pass o attenuatori di banda, bilanciando sia le regolazioni ad alta che a bassa frequenza.

Un controller di fase anticipata introduce uno spostamento di fase positivo nel sistema su un intervallo di frequenza specifico, migliorando la reattività del sistema. Al contrario, un controller di fase ritardata introduce uno spostamento di fase negativo, stabilizzando il sistema e attenuando le componenti ad alta frequenza. Entrambi i tipi di controller possono essere rappresentati da una singola funzione di trasferimento. Se il primo parametro è maggiore del secondo, la funzione si comporta come un filtro high-pass; se è minore, agisce come un filtro low-pass.

L'implementazione di questi controller può essere ottenuta utilizzando un circuito op-amp. La funzione di trasferimento di tale circuito mette in relazione le tensioni di uscita e di ingresso tramite il prodotto dei rapporti di due condensatori e la somma dei prodotti di resistenza e capacità per ciascun percorso. Semplificando la progettazione attraverso l'eguaglianza dei condensatori si riduce il numero di parametri di progettazione da quattro a tre, semplificando così l'equazione del circuito.

Inoltre, le costanti possono sostituire il rapporto delle resistenze e il prodotto di resistenza e capacità, rendendo la progettazione del circuito più semplice. Questo approccio consente una messa a punto precisa delle caratteristiche di fase anticipata o di fase ritardata a seconda dei requisiti dell'applicazione. Regolando questi parametri, gli ingegneri possono controllare efficacemente la stabilità e le prestazioni del sistema, sfruttando i principi fondamentali dei filtri high-pass e low-pass per ottenere i risultati desiderati.