PI controller using single non-inverting operational amplifier

Недавно мне необходимо было сделать ПИ-регулятор на операционнике. Да и так, чтобы было однополярное питание. Пришлось немного покопаться в схемах в интернете, но готового решения так и не нашлось. Вкурив аппноту от TI, дошел до такой схемы:

PI_non_inverting_opamp

Уравнение выхода:
Out(t) = \frac{2 Rp}{R} In(t) + \frac{2}{R C} \int_0^t In(t) dt

Задавшись сопротивлением R и имея коэффициенты регулятора K_p, K_i, параметры схемы можно вычислить следующим образом
C = 2/(K_i*R)
Rp = K_p*R/2

Неинвертирующий интегратор называется Howland Integrator или DeBoo Integrator.

Есть еще одна схема, которая может быть применена если надо сформировать сигнал ошибки — рассогласование между желаемым (уставкой) и действительным сигналом. Таким образом, пропорционально-интегральный регулятор можно полностью сделать на одном операционнике.
PI_non_inverting_opamp_

Уравнение выхода:
Out(t) = \frac{2 Rp}{R} (In^+(t) - In^-(t)) + \frac{1}{R C} \int_0^t (In^+(t) - In^-(t)) dt

Таким образом тут
C = 1/(K_i*R)
Rp = K_p*R/2

Это схема основывается на дифференциальном интеграторе.
Я ее не пробовал, но, несмотря на то что не нужно дифференциального усилителя для сигнала ошибки, есть два недостатка
– очень важно использовать одинаковые емкости C в верхней и нижней цепи,
– для сброса интегратора нужно закоротить две емкости, если нижнюю не проблему — с помощью N-канального полевика, то для второй нужен аналоговый ключ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s