25.8 : Faz-Öncü ve Faz-Gecikmeli Kontrolörler

Farklı tipteki kontrolörlerin çalışma işlevini anlamak, bir stereo'nun ses ekolayzırını ayarlamak gibi pratik benzetmeler ile gösterilebilir. Basları yükseltmek, yüksek geçişli filtre olarak işlev gören bir faz-öncesi kontrolörü içerirken, tizleri artırmak, düşük geçişli filtre olarak işlev gören bir faz-gecikmeli kontrolörü kullanır. Yüksek geçişli filtrelere benzer PD kontrolörleri, sistemin yüksek frekanslı bileşenlere verdiği yanıtı geliştirir. Düşük geçişli filtrelere benzer PI kontrolörleri, sabit durum hatalarını azaltmak için düşük frekanslı bileşenleri yönetir. PID kontrolörleri, hem yüksek hem de düşük frekanslı ayarlamaları dengeleyerek bant geçişli veya bant zayıflatmalı filtreler olarak işlev görebilir.

Bir faz-öncü denetleyici, belirli bir frekans aralığında sisteme pozitif bir faz kayması getirerek sistemin tepkisini artırır. Buna karşılık, bir faz-gecikmeli denetleyici, yüksek frekanslı bileşenleri zayıflatarak sistemi stabilize eden negatif bir faz kayması oluşturur. Her iki denetleyici türü de tek bir transfer fonksiyonu ile temsil edilebilir. İlk parametre ikinciden büyük ise fonksiyon yüksek geçişli filtre gibi davranır, daha az ise düşük geçişli filtre gibi davranır.

Bu denetleyicilerin uygulanması bir op-amp devresi kullanılarak gerçekleştirilebilir. Böyle bir devrenin transfer fonksiyonu, çıkış ve giriş voltajlarını iki kapasitörün oranlarının çarpımı ve her bir yol için direnç ve kapasitans çarpımlarının toplamı aracılığı ile ilişkilendirir. Kapasitörleri eşitleyerek tasarımı basitleştirmek, tasarım parametrelerinin sayısını dörtten üçe düşürür böylece devre denklemini sadeleştirilir.

Ayrıca, sabitler direnç oranının ve direnç ile kapasitansın çarpımının yerini alarak devre tasarımını daha basit hale getirebilir. Bu yaklaşım, uygulamanın gereksinimlerine bağlı olarak faz-öncesi veya faz-gecikmesi özelliklerinin hassas bir şekilde ayarlanmasına olanak tanır. Mühendisler, bu parametreleri ayarlayarak, istenen sonuçları elde etmek için yüksek geçişli ve düşük geçişli filtrelerin temel prensiplerinden yararlanarak sistem kararlılığını ve performansını etkili bir şekilde kontrol edebilir.