Regulator całkujący na wzmacniaczu operacyjym (simulink)

[jagar]

Witam,

pracuję nad sprawdzeniem jak zmiana nastaw parametów elementów, z których zbudowane są regulatory wpływją na przebieg odpowiedzi regulatorów na skok jednostkowy. Układu symuluję w programie Matlab/Simulink z wykorzystaniem rzeczywistych elemenów.

Podczas symulacji pojawił mi się problem, ponieważ zgodnie z założeniami teoretycznymi idealnego regulatora, odpowiedź układu powinna narastać od zera. Niestety u mnie jest inaczej. Wartości nastaw elemenów są jak na rysunku.

Czy mógłby mi ktoś pomóc w wyjaśnieniu dlaczego charakterystyka nie narasta od zera. Warość sygnału wyjściowego ma pewnie związek ze wzmocnieniem wzmacniacza.

Zgodnie z teorią czas całkowania Ti=RC w moim przypadku Ti=100*10e3*10*10e-6=1s

jednak nie da się tego odczytać, gdyż wartości na wykresie są bardzo zbliżone.

Proszę o jakieś wskazówki, które pomogły by mi w wyjaśnieniu. Pozdrawiam

[marek1707]

A w jaki sposób definiujesz warunki początkowe? Jak wygląda start tej symulacji? Jak zapewniasz, że napięcie na kondensatorze w chwili startu jest = 0? Jeżeli w Simulinku jest tak jak w normalnym "spajsie", to najpierw wyliczany jest punkt pracy DC. Przy rozwartej pętli sprzężenia na wyjściu Twojego wzmacniacza odwracającego jest wtedy -1000V. Jeżeli symulator takie napięcie przyjmuje za punkt startu, no to masz wynik. A dla symulatora 1kV w tą czy w tą to mały pikuś.

Przy okazji: to nie są rzeczywiste elementy. Widziałeś kiedyś wzmacniacz operacyjny o wzmocnieniu 1000 w otwartej pętli? Albo to, że stosujesz w układzie rezystancje rzędu 100k przy wzmacniaczu, którego impedancja wejściowa jest tylko 100 razy większa. Dlatego z resztą nie dostaniesz -1000V tylko mniej.

Zrób jakieś kasowanie tego integratora albo wymuś Ucap = 0 jako warunek początkowy.

Rozumiem, że skala czasowa "oscyloskopu" to 200ms/dz, bo nigdzie to nie jest napisane.

[jagar]

Warunki początkowe są zdefiniowane w skrypcie opisującym kondensator. Możliwe jest ustawienie dowolnej wartości, ja ustawiłem 0V.

W opisanym wzmacniaczu istnieje możliwość zmiany wzmosnienia. Nawet gdy zmienię na wzmocnienie równe 1 odpowiedź układu zaczyna narastać od wartości większej niż zero.

Nie wiem czy w Simulinku najpierw wyliczany jest punkt pracy. Natomiast skalę na wykresie dobieram przez autoskalowanie.

W przypadku gdy zmieniam wartość rezystancji na rezystancję mającą taki sam rząd wielkości jak wejściowa, to na wyjściu jest odwzorowana wartość napięcia zasilającego wzmocniona o wzmocnienie wzmacniacza.

Nadal nie potrafię wyjaśnić dlaczego w symulacji nie jest widoczny czas całkowania zgodny z obliczeniami.

[marek1707]

Warunki początkowe są zdefiniowane w skrypcie opisującym kondensator. Możliwe jest ustawienie dowolnej wartości, ja ustawiłem 0V.

To jeśli ustawiłeś zero i uważasz, że to działa (to znaczy że symulator to widzi) wstaw zamiast kondensatora zworkę - będzie to samo i sprawdź, czy coś się zmieniło. Nie będzie integratora ale napięcie wyjściowe powinno być = 0.

W opisanym wzmacniaczu istnieje możliwość zmiany wzmosnienia. Nawet gdy zmienię na wzmocnienie równe 1 odpowiedź układu zaczyna narastać od wartości większej niż zero.

A Ty rozumiesz jak działa intergrator na wzmacniaczu operacyjnym? Wzmocnienie wzmacniacza powinno być conajmniej nieskończone 😉 a rzeczywiste wzmacniacze mają w granicach 1e5 do 1e7.

Nie wiem czy w Simulinku najpierw wyliczany jest punkt pracy. Natomiast skalę na wykresie dobieram przez autoskalowanie.

To może warto się dowiedzieć. Czy i jak został policzony - bo to wygląda tutaj na kluczowy problem.

No to ja właśnie o tę skalę pytam. Pokazujesz jakiś wynik ale jak mam go rozumieć skoro nie znam skali? Czy potwierdzasz, że jest 200ms/dz czy odpowiedź "autoskalowanie" oznacza "nie wiem" ?

W przypadku gdy zmieniam wartość rezystancji na rezystancję mającą taki sam rząd wielkości jak wejściowa, to na wyjściu jest odwzorowana wartość napięcia zasilającego wzmocniona o wzmocnienie wzmacniacza.

Impedancja wejściowa wzmacniacza powinna być wiele rzędów wielkości większa od reszty elementów. Tak naprawdę sprowadza się to do wielkości wejściowych prądów polaryzacji i ich stosunku do reszty prądów w układzie. Jeśli będą zbyt duże (czyli wzmacniacz pobiera jakiś istotny prąd swoim wejściem), to punkt sumowania prądów (wejście odwracające)będzie poważnie obciążony i integrator będzie kłamał. Nie widzę na schemacie żadnego napięcia zasilającego wzmacniacz. Co masz na myśli?

Nie wiem, czy w tym edytorze wszystkie kropki są konieczne ale chyba brakuje tej na kabelku od GND. Z resztą pewnie by bez niej w ogóle nie działało..

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay