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25.8 : 位相進みおよび位相遅れ制御

さまざまなタイプの制御における動作機能の理解は、ステレオのボリュームイコライザの調整などの実際的な例えで説明できます。低音を上げるには、ハイパスフィルタとして機能する位相進み制御を使用し、高音を上げるには、ローパスフィルタとして機能する位相遅れ制御を使用します。ハイパスフィルタに似た PD 制御は、高周波成分に対するシステムの応答を強化します。ローパスフィルタに似た PI 制御は、低周波成分を管理して定常誤差を減らします。PID 制御は、バンドパスフィルタまたはバンド減衰フィルタとして機能し、高周波調整と低周波調整の両方のバランスをとります。

位相進み制御は、特定の周波数範囲でシステムに正の位相シフトを導入し、システムの応答性を高めます。対照的に、位相遅れ制御は負の位相シフトを導入し、高周波成分を減衰させることでシステムを安定させます。両タイプの制御は、単一の伝達関数で表すことができます。最初のパラメータが 2 番目のパラメータより大きい場合、関数はハイパスフィルタとして動作し、小さい場合はローパスフィルタとして動作します。

これらの制御の実装は、オペアンプ回路を使用して実現できます。このような回路の伝達関数は、2 つのコンデンサの比の積と、各経路の抵抗と静電容量の積の合計を介して、出力電圧と入力電圧を関連付けます。コンデンサを等しくすることで設計を簡素化すると、設計パラメータの数が 4 から 3 に減り、回路方程式が合理化されます。

さらに、抵抗の比率や抵抗と静電容量の積を定数に置き換えることで、回路設計がより簡単になります。このアプローチにより、アプリケーションの要件に応じて位相進み特性や位相遅れ特性を正確に調整できます。これらのパラメータを調整することで、エンジニアはハイパスフィルタとローパスフィルタの基本原理を活用してシステムの安定性とパフォーマンスを効果的に制御し、望ましい結果を得ることができます。

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Phase lead ControllerPhase lag ControllerPD ControllersPI ControllersPID ControllersHigh pass FilterLow pass FilterTransfer FunctionOp amp CircuitSystem StabilityFrequency ResponseCapacitorsResistanceCircuit Design

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