بخشی از مقاله
خلاصه
در این پژوهش، یک کنترلر تناسبی انتگرالگیر - PI - یکنواخت تکه ای خطی - PWL - صعودی مبتنی بر ممریستور تحلیل شده است. یک منبع جریان پالس مستطیلی تناوبی به عنوان سیگنال ورودی به کار رفته است و ثابت تناسب کنترل PI مبتنی بر ممریستور PWL بر طبق میزان باری که از ممریستور عبور میکند، متفاوت است.
یک مدار برای دستیابی به بار خالص صفر برای ممریستور ارائه شده است، به طوری که ممریستنس ممریستور PWL میتواند در تناوب بعدی متغیر باشد. کنترلر PI مبتنی بر ممریستور PWL میتواند در طراحی فیلتر حلقه برای حلقه پمپ بار قفل شده در فاز جهت دستیابی به پاسخ پویای سریعتر از یک حالت قفل نشده به حالت قفل شده نسبت به کنترلرهای PI با تناسب ثابت متداول، به کار رود.
1 مقدمه
ممریستور توسط چوا در سال 1971، چهارمین مولفه مفقود ضروری برای مدار دانسته شد [4] و یک مفهوم عمومیتر از سیستمهای ممریستیو، بعدها توسط چوا و کنگ توسعه یافت .[5] با این حال، تحقیق درمورد ممریستورها تا سال 2008 پاسخ درخوری دریافت نکرد. در این سال، یک نمونه به کارگیری حالت جامد از ممریستورها توسط ویلیامز و همکاران در آزمایشگاههای هولت-پکارد گزارش شد .[18] این به کارگیری که در نانوفناوری محقق شد، میتوانست کاربردهای بالقوه متعددی خصوصا در سیستمهای الکترونیکی برنامهپذیر داشته باشد
ممریستورها وسیلههای دوپایانهای غیرفرار تاثیرپذیر هستند که دارای کمیت متغیری به نام ممریستنس هستند که شار الکتریکی اعمال شده به وسیله را با میزان بار الکتریکی که در یک جهت خاص از آن عبور میکند، مرتبط میسازد. وقتی میدان الکتریکی حذف می شود، ممریستنس بدون تغییر باقی میماند و از این رو مشخصه حافظه را به ممریستور میدهد.
در این گزارش، یک کنترلر تناسبی انتگرالگیر - PI - پایین گذر بر اساس یک ممریستور یکنواخت تکه ای خطی صعودی - PWL - پیشنهاد شد، که در آن یک منبع جریان با پالس تناوبی مستطیلی به عنوان ورودی اعمال میشود. ثابت تناسبی کنترلر PI با عرض پالس کنترل میشود، به عبارت دیگر، میزان بار عبوری از ممریستور که پهنای باند کنترلر را کنترل میکند. برای امکان تغییر یافتن ثابت تناسبی در هر تناوب، یک مدار ساده برای دستیابی به تزریق بار خالص صفر ارائه شده است.
کنترلر PI کنترل مبتنی بر ممریستور پیشنهادی برای طراحی فیلتر حلقه در حلقه پمپ بار فاز قفل شده - CPPLL - اعمال شده است. فیلتر حلقه پیشنهادی میتواند در قفل شدن سریع در هنگامی که CPPLL در وضعیت قفل نشده باشد، و نیز برای نویز با فاز کم در هنگامی که CPPLL در وضعیت قفل باشد، سودمند باشد. علاوه بر این، فیلتر حلقه پیشنهادی در مقایسه با پیادهسازیهای دیگر مانند حلقههای با پهنای باند تطبیق پذیر قفل شده در فاز PLL - ها - ، تاثیرپذیرتر و طراحی آن نیز ساده تر است
علاوه بر این، از آن جا که ثابت تناسبی فیلتر حلقه پیشنهادی میتواند با توجه به میزان بار عبوری از ممریستور PWL متغیر باشد، میتوانیم وضعیت قفل را به سادگی بدون استفاده از یک آشکارساز جانبی وضعیت قفل شدگی تعیین کنیم. نتایج شبیه سازی این روشهای پیشنهادی را اعتبارسنجی خواهد شد.
.2مدل ممریستور
همان طور که چوا در سال 1971 مطرح کرد، ممریستور یکی از مولفه های اصلی تاثیرپذیر در کنار مقاومت - R - ، خازن - C - و القاگر - L - است .[4] مطابق شکل 1، شش رابطه بین چهار کمیت اصلی الکتریکی وجود دارد: ولتاژ - v - ، جریان - i - ، بار - q - و شار - - . علاوه بر روابط ، ، ، و ، که در متون نظریه مدار تشریح شده است، باید رابطه ای بین شارژ و بار وجود داشته باشد که در آن، M ممریستنس نامیده می شود، تا طرح وابستگی متقابل برای تمام کمیت ها تکمیل شود. علاوه بر این، ممریستور می تواند بر طبق انواع وابستگی بین φ و q شبیه سازی شود. به طور کلی، ممریستورهای کنترل شونده با بار را میتوان به صورت زیر تشریح کرد.
شکل - . - 1 چهار کمیت اساسی الکتریکی و روابط آن ها. عنصر مفقود، ممریستور، بار را با شار مرتبط میسازد و ممریستورهای کنترل شونده با بار، به صورت زیر نشان داده میشوند.
برای راحتی، M - q - ممریستنس و W - φ - ممداکتنس نامیده میشوند. رابطه ولتاژ-جریان ممریستنس و ممداکتنس به ترتیب به صورت زیر هستند.
