5.6 Proiectarea lățimii de bandă a unui sistem de control
Pe baza conceptelor de mai sus, este acum posibil să se dea un set de pași simpli pentru proiectarea unui sistem de control pe baza considerațiilor de lățime de bandă.
Pasul 1: Decideți frecvența maximă de funcționare (BWo) a sistemului pe baza cerințelor aplicației particulare.
Pasul 2: Selectați componentele procesului (electromecanice) care au capacitatea de a opera la BWo și de a efectua sarcinile necesare.
Pasul 3: Selectați senzorii de feedback cu un spectru de frecvență plat (interval de frecvență de funcționare) mai mare de 4×BWo.
Pasul 4: Dezvoltați un controller digital cu o rată de eșantionare mai mare de 4×BWo pentru semnalele de feedback ale senzorului (păstrându-se în spectrul plat al senzorilor) și o durată a ciclului de control digital-direct de 1/(2×BWo). Rețineți că acțiunile de control digital sunt generate cu o rată de 2×BWo.
Pasul 5: Selectați sistemele de acționare de control (hardware analogic de interfață, filtre, amplificatoare, actuatoare etc.) care au un spectru de frecvență plat de cel puțin BWo.
Pasul 6: Integrează sistemul și testează performanța. Dacă specificațiile de performanță nu sunt satisfăcute, faceți ajustările necesare și testați din nou.
5.6.1 Comentariu despre timpul ciclului de control
În literatura de specialitate se folosește adesea că ΔTc = ΔTp, unde ΔTc = timpul ciclului de control (perioada la care sunt generate acțiunile de control digital) și ΔTp = perioada la care sunt eșantionate semnalele senzorului de feedback (vezi figura 5.9a) . Acest lucru este acceptabil în sistemele în care gama de frecvență semnificativă al instalației este suficient mai mică decât 1/ΔTp (și 1/ΔTc). În acest caz, rata de eșantionare 1/ΔTp a măsurătorilor cu feedback (și frecvența Nyquist 0,5/ΔTp) va fi în continuare suficient de mare decât gama de frecvență semnificativă a instalației (a se vedea figura 5.9b), prin urmare, sistemul de control va funcționa satisfăcător. Dar, criteriul lățimii de bandă prezentat în această secțiune satisface ΔTp ≤ ΔTc. Acesta este opțiunea cea mai dorită. De exemplu, în figura 5.9c, în calculul fiecărei acțiuni de control sunt utilizate două eșantioane de măsurare. Aici, frecvența Nyquist a semnalelor de feedback eșantionate este dublă față de cazul precedent și va acoperi o gamă de frecvență mai mare (dublă) a instalației.
FIGURA 5.9 (a) Eșantionarea convențională a semnalelor senzorului de feedback pentru control digital direct,
(b) caracteristica de frecvență acceptabilă a unei instalații pentru cazul (a),
(c) criteriul de eșantionare îmbunătățit pentru semnalele de feedback în control digital direct.