이 요약과 Q+A는 우리의 웨비나를 보완합니다. 주파수 영역의 디지털 피드백 제어 루프, 우리가 공동 주최한 EE 월드 온라인 8년 2025월 XNUMX일. 라이브에 참석하지 못하셨다면, 지금 등록 주문형 액세스를 위해.

아래에는 웨비나 요약 외에, 일부 청중의 질문에 대한 자세한 답변이 나와 있습니다.

웨비나 요약

이 웨비나에서는 피드백 및 제어 시스템과 같은 필수 도구가 연구 및 산업 전반에 걸쳐 복잡한 시스템을 단순화하고 안정성과 응답성을 향상시키는 데 어떻게 적용되는지 살펴보았습니다. 전달 함수, 주파수 응답, 안정성 분석을 포함한 주파수 영역 제어 루프 이론의 핵심 개념과 기준 추적 및 외란 제거에서 시스템 동작을 평가하는 방법을 다루었습니다. 디지털 Moku의 실시간 시연 PID 컨트롤러 소프트웨어 정의 계측을 통해 빠른 반복과 효율적인 시스템 튜닝이 어떻게 가능한지 강조했습니다.

청중의 질문

Moku는 직렬 프로토콜 및 사분면 신호와 같은 피드백 신호로 디지털 인터페이스를 허용합니까?

이후 Moku:Pro 그리고 Moku:Lab 디지털 I/O 포트가 없는 경우, 모든 입력 신호는 먼저 아날로그 프런트엔드를 통과하여 ADC에 의해 디지털화되어야 합니다. 디지털화된 신호는 Moku PID 컨트롤러와 같은 계측기에서 사용할 수 있습니다. 그러나 PID 컨트롤러는 직렬 프로토콜을 직접 해석할 수 없습니다. 이러한 경우 Moku와 함께 사용할 수 있습니다. 로직 분석기/패턴 생성기직렬 데이터 스트림을 디코딩하거나 합성할 수 있습니다. 직교 신호의 경우 Moku를 사용하는 것이 좋습니다. 시간 및 진동수 분석기 두 채널 사이의 위상 또는 시간 지연을 측정하며, 측정된 시간 간격에 비례하는 아날로그 출력을 생성할 수도 있습니다.

그림 1. 다중 악기 모드에서는 Moku:Go 디지털 I/O 포트를 아날로그 포트와 동일한 방식으로 사용할 수 있습니다.

Moku:Go반면, 그림 16에서 볼 수 있듯이 1비트 구성 가능 디지털 I/O를 제공합니다. 이 핀들은 입력 또는 출력으로 임의로 설정될 수 있어 계측기가 디지털 신호에 직접 접근할 수 있습니다. 그러나 동일한 제약이 적용됩니다. 복잡한 프로토콜의 직접 디코딩은 여전히 ​​적절한 계측기를 통해 처리해야 합니다.

피드백 시스템은 소프트웨어로 제어되므로 디지털 시계로 작동해야 합니다. 제어 루프의 샘플링 또는 업데이트 속도는 얼마입니까? 나이퀴스트 제약 조건으로 인해 루프 대역폭에 어떤 제한이 있을 수 있습니까?

네, 디지털 제어 시스템은 실제로 샘플링 속도에 따른 제약을 받습니다. Moku:Pro PID 컨트롤러에서 내부 DSP는 78MSa/s의 샘플링 속도로 작동하며, 이를 통해 ~38MHz의 유효 개방 루프 대역폭이 도출됩니다.

ADC와 DAC가 신호 경로에 포함된 폐쇄 루프 구성에서 Moku:Pro의 실제 피드백 대역폭은 약 150kHz로 지정됩니다. 이 값은 나이퀴스트 제약 조건만이 아니라 주로 변환 지연 시간과 위상 지연에 의해 결정됩니다.

데모 중에 적분기를 추가했을 때 안정성은 크게 문제되지 않았습니다. 게인이 단위보다 훨씬 높아 위상이 -180°에 가까워졌기 때문입니다. 왜 이것이 문제가 되지 않습니까? 

적분기를 추가하면 위상 지연이 증가하여 시스템이 불안정성과 관련된 -180° 위상 편이에 가까워지는 것은 사실입니다. 그러나 시스템은 큰 이득 마진으로 작동하고 있었기 때문에 해당 주파수에서 시스템의 전체 이득은 여전히 ​​XNUMX보다 훨씬 높았습니다.

복소 평면에 표현된 것처럼 개방 루프 전달 함수가 임계점 -1에 접근하면 안정성 문제가 발생합니다. 즉, 이득이 1(0dB)이고 위상이 -180°일 때입니다. 이는 양의 피드백이 발생하여 진동이나 불안정성을 초래할 수 있는 조건입니다. 데모의 경우, 위상이 -1°에 접근하는 지점에서 이득이 여전히 180보다 훨씬 컸기 때문에 시스템은 임계점에서 멀리 떨어져 있었습니다. 

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