PI Controller Design

In applicazioni come la regolazione automatica della luminosità sugli smartphone, i controller integrali proporzionali mitigano efficacemente gli errori di stato stazionario per gli input con funzione passo-passo, a differenza dei controller PD, che richiedono errori variabili nel tempo.

Il componente integrale di un controllore PI elimina gli errori residui di stato stazionario non affrontati dalla parte proporzionale.

Un controller PI basato su amplificatore operazionale utilizza resistori e un condensatore per elaborare un segnale di errore, generando un segnale di controllo attraverso un feedback proporzionale da un resistore e una risposta integrale da un condensatore.

I circuiti a due e tre amplificatori operazionali hanno funzioni di trasferimento uniche, con i parametri del controller PI collegati alle caratteristiche del circuito.

I tre circuiti dell'amplificatore operazionale collegano in modo indipendente i guadagni proporzionali e integrali ai parametri del circuito. Entrambi i circuiti hanno un guadagno integrale inversamente proporzionale al condensatore, portando a valori di condensatore potenzialmente elevati per progetti di controllo PI efficaci.

Modificando la funzione di trasferimento del percorso in avanti con l'aggiunta di uno zero e di un polo, il controller PI aumenta le prestazioni del sistema e riduce l'errore di stato stazionario di un ordine.

Se l'errore di stato stazionario per un dato ingresso è costante, il controllo PI lo riduce a zero, a condizione che il sistema compensato rimanga stabile.