การสังเคราะห์ตัวควบคุม PID ในโหมดกระแสด้วย CCTA จาก AD844 ร่วมกับ LM13700 A Synthesis of Current-mode PID Controller Using CCTA via AD844 with LM13700
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
บทคัดย่อ
บทความนี้เป็นการสังเคราะห์ตัวควบคุม PID ที่ทำงานในโหมดกระแส โดยใช้วงจรขยายสายพานกระแส
ส่งผ่านความนำ (CCTA) จาก AD844 ร่วมกับ LM13700 ในโครงสร้างของ PI กับ PD ที่มีคุณลักษณะ
ของการควบคุม คือ ทางออกของตัวควบคุมสามารถควบคุมได้อย่างอิสระด้วยอุปกรณ์พาสซีฟ และ
สามารถปรับได้ด้วยวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วยการปรับกระแสไบแอสในส่วนตัวควบคุม PI และ PD
ที่มีรายละเอียดของวงจรไมซั่บซอ้ น ประกอบไปดว้ ย วงจรขยายสายพานกระแสสง่ ผา่ นความนำ จำนวน 2 ตัว
ทำงานร่วมกับตัวต้านทาน 4 ตัว และตัวเก็บประจุอีก 3 ตัวแบบต่อลงกราวด์ วงจรที่นำเสนอนี้เหมาะ
ที่จะนำไปเป็นวงจรรวม เนื่องจากผลลัพธ์ที่ได้จากการจำลองด้วย PSpice กับไอซี AD844 ร่วมกับ
LM13700 ให้ผลสอดคล้องกับทางทฤษฎี มีอัตราการสิ้นเปลืองกำลังไฟฟ้าของระบบควบคุมแบบปิด
เทา่ กับ 0.132 วัตต ์ ที่แหลง่ จา่ ย ±5 โวลต ์ และผลการทดลองดว้ ยอุปกรณจ์ ริงบนชุดทดลอง NI ELVIS
ทำงานร่วมกับโปรแกรม LabVIEW ก็ให้ผลสอดคล้องกับทฤษฎีเช่นกัน
Abstract
This paper presents a synthesis of current-mode PID controllers employing current
conveyors transconductance amplifier (CCTAs) via AD844 and LM13700 in structure of
PI and PD. The features of these controllers are that: the output parameters can be
independently controlled by passive elements and electronically controlled via adjusting
correspondents bias currents in the PI and PD controllers, circuit description of the PID
controller is simply formulated, it consists of 2 CCTAs cooperating with 4 grounded
resistors and 3 grounded capacitors. This proposed circuit is very suitable to develop
into an integrated circuit. The given results of the PSpice simulation IC AD844 with
LM13700 agree well with the theoretical anticipation. The maximum power consumption
in a closed loop control system obtained from the PID controller is approximately 0.132 W
at ±5 V supply voltage, and the results of the experiments with real equipment on the
trail NI ELVIS with LabVIEW software was consistent with the theoretically as well.
Article Details
References
1993. Vol. 13. pp. 58-65
[2] Ang, K.H., Chong, G.C.Y. and Li, Y. (2005). PID Control System Analysis, Design,
and Technology. IEEE Transactions on Control Systems Technology. Vol. 13.
Issue. 4. pp.559-576
[3] Toumazou, C., Lidgey, F.J. and Haigh. D.G. (1990). Analogue IC design: The
Current-mode Approach, 1990. London: Peter Peregrines
[4] Ferri, G. and Guerrini, NC. (2003). Low-voltage low-power CMOS Current
Conveyors. London: Kluwer Academic Publishers
[5] Franco, S. (1998). Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits.
2nd ed. New York: McGraw-Hill International Editions
[6] Erdal, C., Toker, A. and A. Acar. (2001). OTA-C Based Proportional-Integral-Derivative
(PID) Controller and Calculating Optimum Parameter Tolerances. Turkish Journal
of Electrical Engineering and Computer Science. Vol. 9. No. 2. pp.189-198
[7] Minaei, S., Yuce, E., Tokat, S. and Cicekoglu, O. (2005). Simple Realization of
Current-Mode and Voltage-Mode PID, PI and PD controllers. In Proceedings of the
IEEE International Symposium on Industrial Electronics., Croatia 20. pp. 195-198
[8] Yuce, E., Tokat, S., Kizilkaya, A. and Cicekoglu, O. (2006). CCII Based PID
Controllers Employing Grounded Passive Components. International Journal of
Electronics and Communications (AEU). Vol. 60. No. 5. pp. 399-403
[9] Yuce, E., Tokat, S., Minaei, S. and Cicekoglu, O. (2006). Low Component-Count
Insensitive Current-Mode and Voltage-Mode PID, PI and PD Controllers. Frequenz.
Vol. 60. No. 3-4. pp. 29-33
[10] Erdal, C., Kuntman, H. and Kafali, S. (2004). A Current Controlled Coveyor Based
Proportional-Integral-Derivative (PID) Controller. Journal of Electrical & Electronics
Engineering. Vol. 4. No. 2. pp. 1243-1248
[11] Keskin, A.U. (2006). Design of a PID Controller Circuit Employing CDBAs.
International Journal of Engineering Education. Vol. 43. No. 1. pp.48-56
[12] Sagbas, M., Koksal, M. and Ayten, U.E. (2013). Design of Dominantly Proportional
PID Controller Using a Single Commercially Available Active Component. 36th
International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP).
pp. 427-430
[13] Prokop, R. and Musil, V. (2005). New Modern Circuit Block CCTA and Some its
Applications. In The Fourteenth International Scientific and Applied Science
Conference-Electronics ET’2005, Book 5. Sofia: TU Sofia. pp. 93-98
[14] Prokop, R. and Musil, V. (2005). Modular Approach to Design of Modern Circuit
Blocks for Current Signal Processing and New Device CCTA. In Proceedings of the
Seventh IASTED International Conference on Signal and Image Processing,
Anaheim, USA. pp. 494- 499
[15] Prokop, R. and Musil, V. (2005). CCTA A New Modern Circuit Block and Its Internal
Realization. Electronic Devices and Systems IMAPS CZ International Conference
2005. Brno, Czech Republic. pp. 89-93
[16] Jaikla, W., Silapan, P., Chanapromma, C. and Siripruchyanun, M. (2008). Practical
Implementation of CCTA Based on Commercial CCII and OTA. In International
Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS
2008). Thailand, 2008, pp. 1-4
[17] Analog Devices. (2009). AD844 Monolithic Op Amp, 20 p. Access (1 March 2017).
Available (www:http://www.analog.com)
[18] Texas Instruments. (2015). LM13700 Dual Operational Transconductance Amplifiers
with Linearizing Diodes and Buffers, p. 37. Access (1 March 2017). Available (www.
http://www.ti.com)
[19] National Instruments. (2016). NI ELVIS II Modular Engineering Educational Laboratory
Platform. Access (1 March 2017). Available (www.http://www.sine.no.com)