Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10930
Title: Design of an integrated fractional-order controller
Other Titles: Σχεδίαση ολοκληρωμένου κυκλώματος ελεγκτή κλασματικής τάξης
Authors: Δημέας, Ηλίας
Keywords: Fractional-order circuits
Fractional-order controllers
PID controllers
Operational transconductance amplifiers
analog integrated circuits
Keywords (translated): Κυκλώματα κλασματικής τάξης
Ελεγκτές κλασματικής τάξης
PID ελεγκτές
Τελεστικοί ενισχυτές διαγωγιμότητας
Αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα
Abstract: The subject of this M.Sc. Thesis is the design of integrated fractional-order PID (FO-PID) controllers. A novel general topology for the implementation of integrated PIλDμ controllers, is introduced. The employed active elements are Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) offering the benefits of resistorless realization, electronic tuning of the controllers’ characteristics, low-power consumption, and capability for implementation in monolithic form. Two design examples are provided in order to demonstrate the flexibility of the design procedure. Specifically, a fractional-order IλDμ controller for a DC motor control application is presented and a re-configurable fractional-order PIλ controller, suitable for brake and throttle control in autonomous vehicle, is introduced. The implementation of the controllers’ systems has been performed using MOS transistors biased in the subthreshold region which allows operation with low-voltage and low-power dissipation. The functional simulation of the proposed circuit topologies has been performed through the Analog Design Environment of Cadence software. MOS transistor models provided by the AMS 0.35μm CMOS process, confirm the correct operation of the introduced controllers within the given specifications.
Abstract (translated): Το αντικείμενο της παρούσας Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας αφορά τη σχεδίαση ενός ολοκληρωμένου PID ελεγκτή κλασματικής τάξης (FO-PID). Μία καινούρια γενική τοπολογία για την υλοποίηση PIλDμ ελεγκτών, παρουσιάζεται. Τα ενεργά στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν είναι Τελεστικοί Ενισχυτές Διαγωγιμότητας (OTAs) που προσφέρουν τα πλεονεκτήματα της υλοποίησης χωρίς αντιστάσεις, της ηλεκτρονικής ρύθμισης των χαρακτηριστικών των ελεγκτών, της χαμηλής κατανάλωσης ισχύος και της ικανότητας για υλοποίηση σε μονολιθική μορφή. Παρουσιάζονται δύο σχεδιαστικά παραδείγματα που επιδεικνύουν την ευελιξία της διαδικασίας σχεδιασμού. Συγκεκριμένα, υλοποιείται ένας κλασματικής τάξης IλDμ ελεγκτής για τον έλεγχο ενός DC κινητήρα καθώς και ένας ρυθμιζόμενος PIλ ελεγκτής, κατάλληλος για τον έλεγχο στο φρένο και το γκάζι ενός αυτόνομου οχήματος. Η υλοποίηση των συστημάτων των ελεγκτών έχει πραγματοποιηθεί με χρήση MOS τρανζίστορ που λειτουργούν στην περιοχή υποκατωφλίου και επιτρέπουν λειτουργία με χαμηλή τάση και κατανάλωση ισχύος. Η λειτουργική εξομοίωση των προτεινόμενων τοπολογιών και κυκλωμάτων επιτεύχθηκε με χρήση του λογισμικού Cadence. Τα μοντέλα των MOS τρανζίστορ που παρέχονται από την τεχνολογία AMS 0.35μm CMOS επιβεβαιώνουν την ορθή λειτουργία των προτεινόμενων ελεγκτών εντός των δοθέντων προδιαγραφών.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Dimeas(phys).pdf3.19 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons