オペアンプによるPID回路の実現

質問

PID回路をオペアンプで実現する回路集が掲載された参考書ご存知の方、いらっしゃいませんか？
計算式や回路の動作、回路名などがわからなく、一人で解決するのに難しくなってしまいました。
ご教示いただける方、いらっしゃいませんか？
よろしく願い申し上げます。

回答No.3

Teleskope · ベストアンサー

補足を拝見しました。

　　 ──Ｒ─┬──
　入　　　　　 │　　　出
　力　　　　　 Ｃ　　　 力
　ｅ1　　　　　 │　　　ｅ2
　　──----┴──

　この回路で；

１．複素数計算ができる。分母の複素数を消せる。
２．上図の出力を入力と複素数で表せる。
３．２の式を周波数特性として書ける。

４．パルス入力の微分方程式を解ける。
５．正弦波入力の微分方程式を解ける。
６．５の解を周波数特性として書ける。

　上記スキルが必要です。

　　　　　　　　┌── Ｚ２──┐
　　　　　　　　│　　|＼　 　 　 ｜
　　──Ｚ1─┴─┤- ＼　　　|
　入 　　　　　　　　 |　　　 >--┴─出
　力 　　　　　┌─┤+ ／　　　　　 力
　ｅ1 　 　 　　│　　|／　　　　　　　ｅ2
　　────┴────────

７．この反転形アンプ回路がZ1,Z2で計算できる。
８．結果の式から周波数特性を書ける。
９．パルス入力の微分方程式を書ける。

　これらのスキルが必要です、各々を浅くでもいいから網羅することです。（深く突っ込めば全て底でつながってますがそれが分かるには個々が分かる力量が必要です。）
　そして、PID制御は 実は７そのものです。

（周波数特性でデシベルの知識は必須ではありません。使わないで書ければ十分です。　実設計段階では周波数特性図は使いませんが手段の一つとして必要です。）

お礼

ラプラス変換して時間軸での関数を求める。制御理論は敷居が本当に高いと思っています。机上での出来事が、回路に反映されて、実動作。これが、一番ですね！
回答本当にありがとうございました。またよろしくお願い致します。

回答No.2

GTAC

お探しの本はアナログコンピュータに関するものです。かつて工業用のプラント制御はオペアンプを用いていましたがすでに３０年以上前の技術です。制御系が安定しないこと（コンデンサや抵抗が変動すること）などから離散制御系に移っています。
現在ではマイクロ波領域のような高速応答が必要な世界は相変わらずアナログ系をもちいますが（無線フィルタなど）数百メガ程度の系の制御はアナログＰＩＤを用いずとも行えます。
かつては誠文堂新興社ほかからオペアンプ入門などの本が出ていましたがいまは電子工学ハンドブックとか計測自動制御学会ハンドブックなどに参考程度しかのっていません。

内容は分かりませんが、以下の新刊がありました。

見方・かき方　オペアンプ回路
ISBN:4274036197
１５４ｐ　２１ｃｍ（Ａ５）
オーム社 (2004-01-20出版)

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ＯＰアンプの歴史と回路技術の基礎知識―ＯＰアンプ大全〈第１巻〉
[原書名：Op Amp Applications〈Analog Devices, Inc.〉 ]
ISBN:478983610X
２５９ｐ　２１ｃｍ（Ａ５）
ＣＱ出版 (2003-12-01出版)
アナログ・デバイセズ【著】・
電子回路技術研究会【訳】
[A5 判] NDC分類:549.34 販売価:\3,150(税込) (本体価:\3,000)

お礼

古典制御は、もう時代遅れでしょうか。物凄く好まれている現場もあると持っています。そして、このままのスキルでは、いけないと思っています。現代制御に向けてがんばります。貴重なご意見ありがとうございました。

回答No.1

Teleskope

PID制御の学習が目的ですか。入門書は有りすぎると思いますので相性がよさそうな本を書店や図書館で探すしかないでしょう。
　理論と回路を切り離してお考えください。PIDの回路は、積分、微分、加算の回路を組むだけですから 極端に言えばコンデンサやアンプを適切なのを選ぶだけです。もともとオペアンプはこの目的のために発明された回路ですから。
微分積分回路の例。
http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/mame3.html

もし差し支えなければ制御対象のことをうかがえれば、経験者のレスなどが付きやすいのではと思いますが。PIDで収まるものか とかですね。

補足

比例・微分・積分の回路を使って、現状PID回路は出来上がっているんですが、この回路自体がどう動いて、伝達関数はどうなのかや、この場所に微分や積分回路を入れるとどういう動きになるのか、系事態が本当に安定なのかを考察するためにはどうすれば良いものかと思っています。
積分や微分回路が混在していて、帰還部分に微分回路を使っていたり、どうして抵抗やコンデンサの常数が決定されているのか等を詳しく知るために参考書を探していました。本当は、回路図自体を見ていただくのが一番良いのですが、難しいものですから。まだまだ勉強が必要です。
PIDは、車の出すトルクやスピード制御に使っています。