Система с нулевой ошибкой по линейно нарастающему управляющему воздействию

[antonluba]

Я все же хочу поднять этот вопрос здесь.

Я давно уже размышляю, как можно обеспечить нулевую (или насколько возможно малую) ошибку в системе с ОС для линейно изменяющегося сигнала.

Здесь я начал обсуждение этого вопроса:

Я кстати думал, можно ли обеспечить нулевую ошибку в усилителе на линейно изменяющихся сигналах.

А здесь продолжил.

Вот синус 40кГц максимальной неискаженной амплитуды. Его начало, переходной процесс (здесь фильтра на входе нет, рассматриваем только усилитель, синим - идеальный синус, как он должен быть на выходе)

1. Переходной процесс на (в первом приближении) линейно нарастающем сигнале имеет перерегулирование.
Вложение 450071
GD имеет такой вид:
Вложение 450073

2. Перерегулирования нет
Вложение 450075
GD
Вложение 450076

Осталось только обеспечить, чтобы скорость нарастания входного сигнала не сильно превышала рассчитанную в этой модели.
ИМХО

Я в свое время прогулял большую часть лекций по теории управления (о чем теперь жалею), поэтому гугление не дало мне ответа на вопросы.

В чем внутреннее противоречие:

В обычном (классическом) случае, добиваемся апериодического переходного процесса при единичном воздействии (ступенчатом). И нулевой ошибки на (почти) постоянном токе.
При этом в звуковом сигнале у нас ни того, ни другого нет.

В другом случае - добиваемся апериодического переходного процесса и нулевой (минимально возможной) ошибки на изменяющемся сигнале первого порядка. На ступенчатое воздействие при этом (почти) не обращаем внимания.

Вопросов в принципе два:
1. Как правильно должен выглядеть усилитель, обеспечивающий стремящуюся к нулю абсолютную ошибку по линейно изменяющемуся входному воздействию? Есть ли примеры реализации?
2. Будет ли качество реализации такой целевой функции кореллировать с субьективным качеством звучания усилителя (ваше мнение).

ЗЫ\ Та схема, которую мне на данный момент удалось получить в симуляторе, меня не очень устраивает, поскольку я плохо понимаю, как она работает. Хочу разобраться.

[antonluba]

В принципе от отрицательного GD легко избавиться ограничением усиления первого ОУ простым резистором RC-цепью. Замедлить только там, где надо.
Только Кг растет при этом, понятное дело.

Надо будет попробовать собрать в рамках моей модульной концепции. Только довести до ума. Добиться нормального клипа и устранения постоянки на выходе.

[Malinovsky D]

В принципе от отрицательного GD легко избавиться ограничением усиления первого ОУ простым резистором RC-цепью. Замедлить только там, где надо.

Сам по себе отрицательный GD - не плох и не хорош.
Отрицательный GD и в обычной дифференцирующей RC цепочке присутствует, без активных компонентов. circuit1.cir
GD - это производная от ФЧХ. Физический смысл GD хорошо пояснил коллега Nota Bene где-то на форуме.

[mart]

Вот же, групповая задержка до 100 кГц, ничтожна мала, а тест c "сигналом Петрова", все равно дает выброс на 80mV

[antonluba]

Ничтожно мала это вот

Только ошибка все равно будет, добиться нулевой ошибки на входном воздействии выше первого порядка невозможно (вероятнее всего).
Но если ограничить спектр входного сигнала, можно добиться постоянной величины этой ошибки.

Вот модель
GD0_OPAMP2_параллельник-тройка_cordell2.CIR

[Антидот]

Но если ограничить спектр входного сигнала

Простите, что влезаю, но это делать обязательно надо.

[audiomun]

В интернете нашел вот что:
Вложение 450188
То есть, два интегратора в петле обеспечат нам нулевую ошибку на нарастающем сигнале?

Полагаю, в фразе "В этом случае установившаяся статистическая ошибка", слово установившаяся является ключевым ...?

[antonluba]

Полагаю, в фразе "В этом случае установившаяся статистическая ошибка", слово установившаяся является ключевым ...?

Я пришел к такому выводу:
Если система обеспечивает нулевую ошибку на постоянном токе (астатизм первого порядка), то на линейно нарастающем сигнале ошибка будет ненулевая, но фиксированная. А если сигнал нарастает с порядком выше первого, то ошибка будет нарастать. Расширением полосы и увеличением усиления этот эффект можно снизить, но смысл остается.

Если же удастся сделать систему с нулевой ошибкой на линейно нарастающем сигнале (астатизм второго порядка), то фиксированная ошибка будет уже на квадратичном сигнале. То есть при той же полосе мы получаем улучшение точности следящей системы.

Установившаяся - после окончания переходного процесса. Спектр входного сигнала должен быть ограничен так, чтобы переходной процесс не выходил из рабочего диапазона скоростей усилителя.
То есть, чтобы переходной процесс в самом усилителе длился гораздо меньше, чем таковой у входного сигнала.

[АЛВАЛИ]

как можно обеспечить нулевую (или насколько возможно малую) ошибку в системе с ОС для линейно изменяющегося сигнала.

Глубокая в 200 dB (или более) ОООС , при чОм без вариантов.

[Teoretic]

Я бы оставил пока динамик в покое - отдельная песня.

Здесь у меня и возникает когнитивный диссонанс.
Вот просто на глаз сравнить GD или "векторную погрешность" любого нормального усилителя и динамика...
И становится ясно: "может, в консерватории что-то подправить?".

[anatol0]

Всякая работа должна начинаться с постановки вопросов, на которые необходимо ответить. В данном случае необходимо задать следующие:
Нулевая (малая) ошибка - это сколько?
Ошибка измеряется в виде известных параметров типа КГИ, IMD и т.п. или ищем "векторную" (чего бы это не обозначало)?
Это вопросы, по существу темы я могу высказать своё мнение. Систему (усилитель) на современном уровне схемотехники и моделирования возможно оптимизировать по практически любому измеряемому параметру или их сочетанию. С точки зрения цифр, уже достигнутые значения на несколько порядков превосходят параметры динамических громкоговорителей. Однако, самым сложным является вопросы корреляции объективных(измеряемых) параметров с субъективной оценкой, ответы на которые заключены не только и не столько в схемотехнике и параметрах усилителей.

[antonluba]

Нулевая (малая) ошибка - это сколько?

Если внимательно прочитать первый пост и просмотреть ссылки, а потом вдумчиво просмотреть тему, должно стать понятно, о чем идет речь.

Но специально для вас повторюсь. Интересует система, которая при подаче на вход линейно нарастающего сигнала обеспечивает асимптотическое приближение выходного сигнала к сигналу задания (ошибка регулирования равна нулю).

При этом мне важнее понять принцип, теоретические основы построения такой системы.
В рамках задачи ответ в этой теме получен.

Дальше пойдет вопрос корелляции между качеством реализации такой системы и субьективного качества звучания. Пока мнения не высказаны.

[Malinovsky D]

Здесь у меня и возникает когнитивный диссонанс.
Вот просто на глаз сравнить GD или "векторную погрешность" любого нормального усилителя и динамика...
И становится ясно: "может, в консерватории что-то подправить?".

С точки зрения конструктора усилителя, динамики - сплошное разочарование.
А многополосная АС - разочарование в квадрате.

Однако у динамиков несколько другая природа искажений.
Совсем грубо, без углублений в детали.

1. динамики всегда работают "в классе А". Ну хорошо-хорошо.... Почти всегда
То есть, искажений в "окрестности нуля" у них не возникают (педанты могут возразить, ссылаясь на разность фаз между положением диффузора и его скоростью, которая и отвечает за звуковое давление, но мнение педантов мы выслушаем позже)
2. УМ характеризуются "мгновенным" возникновением искажений. Которое связано с нелинейностью ВАХ.
У динамиков такие же искажения возникают в моторе ( да-да, в "классе А"), а вот искажения диффузора и механической части могут отставать во времени, поскольку имеют резонансный характер, и на "раскачку" этих паразитных (и нелинейных) колебаний нужно некоторое время.

Поэтому интересно все-таки бороть искажения в УМ, не задумываясь о динамиках. Это такая логическая абстракция, вроде шахмат. Мозги упражнять.

[antonluba]

Вот еще вариант "по мотивам".
Этот уже можно серьезно подумать собрать.
Петлевое 100дБ @20k
Кг< -100дБ @20к при 50Вт в модели.
Вложение 442921

Ха.
Я тут внезапно осознал, что из этой конструкции очень легко получается наша целевая схема, с уже отработанными решениями по клипу и постоянке, да еще и полностью симметричная.
Плата под нее уже почти нарисована. Оу поменять и один конденсатор добавить. То есть место на плате под конденсатор предусмотреть и всё.

То есть по сути это такая универсальная платформа получается.
Очень интересно.

[Кокон]

antonluba, немного не то.
Но, сходство прослеживаеться.

[misha88]

Спектр входного сигнала должен быть ограничен так, чтобы переходной процесс не выходил из рабочего диапазона скоростей усилителя

Это и так все делают, а вот влияние нелинейности выходного каскада в режиме АВ и реальных колонок никак не ограничить, именно они сильно влияют на реакцию ООС (которая пытается противодействовать этим нелинейностям) и резко увеличивают спектр сигналов в полосе ООС.

[Serge_L]

вопрос корелляции между качеством реализации такой системы и субьективного качества звучания.

Ключевой вопрос, к сожалению.
Возможно, немного в сторону, имхо, все же укладывается в рассматриваемый вопрос.
В современных ЦАП имеется возможность оперативной смены ПХ ЦФ. Прямо на ходу.
Так вот, ЦФ (естественно речь о ВСЕМ тракте ЦАП до выхода аналогового сигнала) обеспечивающий перерегулирование, звучит лучше (это отмечало достаточно много людей, правда, ссылки не найду), нежели характеристика фильтра с асимптотической характеристикой.
Потому, действительно, неясно, нужен ли весь этот сыр бор(((
Но идея очень интересная.

[Кокон]

п 34

С многими глубокоосниками это к сожалению так.
Либо многополосное усиление и оформление как активной ас.
Либо доведения до стабильности в виде фактически драйвера соленоида, но не как усилителя ломовыми коррекциями с соответсвующим звуком.
Либо редкие исключения.

Вот пример Power Opamp есть такой термин )

[ААПП]

п 34

С многими глубокоосниками это к сожалению так.

Хоть пару примеров глубокоосников из многих можно?

[Кокон]

Думаю далеко ходить не надо рлц берем.

Смотрим, осторожно повторяем самые простые схемы.

Радио например открываем)
Линов берем оттуда.

И варианты отсюда.
Надо вспомнить.
Сейчас в основном по электродвигателям.
Не сливаюсь)

Критерий - работа на комплексную нагрузку.
Хуже соленоида)

[ААПП]

Может быть мне всё же повезёт и я увижу два примера глубокоосников?
И ещё бы подробное объяснение, что значит :

это к сожалению так.