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Pilotage HP en courant et asservissement

Message » 28 Oct 2014 23:22

Bonsoir
Ce sujet est quand même pas mal complexe :ko:
alors quand j'ai le sentiment d’être perdu je relis tout, y compris ce forum.

En fait l'ampli de courant va assurer un asservissement naturel de la membrane en accélération. fine.
Mais pour citer Jean Claude :
l'asservissement en accélération qu'il procure n'est pas suffisant pour linéariser en pression. Un circuit simulant le rayonnement est donc nécessaire. C'est un peu comme le convertisseur Tension (image de la pression à reproduire) / vitesse. mais la, il s'agit d'une convertisseur pression/accélération

par ailleurs:
La pression Par rayonnée par le HP est le produit du flux de vitesse (Phiv= v.Sm) par l'impédance de rayonnement acoustique Zar (Par=Zar.Phiv).


le schéma proposé par Jean Claude pour une correction "feedforward" dans un DSP ici
post178283598.html#p178283598
Image
prend donc en compte l'image inverse de toute l'impédance motionelle vue par l'ampli (Zed+Zem+Zer), qui va ensuite être convertie en flux de vitesse et passer à travers l'impédance de rayonnement théorique Zar. Le résultat est soustrait du signal qui va vers l'ampli pour faire une correction à priori.
on se retrouve avec une pression rayonnée asservie en accélération... (enfin j’espère sinon faut encore tout relire!)
Donc toutes les tentatives de correction évoquées plus haut ne semble pas suffisantes...

y a encore beaucoup de taf pour comprendre, simuler, modéliser, tester. heureusement c'est les vacances :)
Dernière édition par maxidcx le 28 Oct 2014 23:32, édité 1 fois.
maxidcx
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Message » 28 Oct 2014 23:29

alkasar a écrit:génial ce truc !
Encore un outil qui détruit l'artisanat :mdr:

il lui manque juste la factorisation de polynôme : il te reste encore de quoi utiliser tes outils :lol:
maxidcx
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Message » 29 Oct 2014 9:11

Maxidcx, Alkasar,

Le précédent schéma, reste une approche théorique qui est un excellent guide pour la réalisation en analogique.
Pour les DSP, il nécessite une transformation des réseaux sans perdre de vue que lors de la transposition, les biquad, paramétrables, doivent, si possible, représenter un transfert propre à chacun des composants majeurs ( Diaphragme, boite, rayonnements ( membrane et accessoirement le dôme))
En développant, ce schéma peut devenir.
Image
Qui n'est pas suffisant pour trouver les transferts opérés par les biquads.
En brulant une étape, le schéma compatible DSP (enfin presque ) est:
Image
A noter que le biquad Bq2 n'est pas stable aux très basses fréquences ( A cause de Cms reporté sur le schéma). Pour la partie haute, Bq2 et Bq3, sont concernés à cause des inductances, la CR globale, apès sommation, s'en occupe.
La stabilité de l'ampli de transconductance ne pose pas de problème insurmontable. Il suffit de brider son gain en tension entre 42 et 60dB. Par contre plus sa bande en BO est large et plus il est facile de le maitriser.
Ce schéma, je l'espère, vous permettra d'avancer d'un pas décisif.
N'oubliez pas un filtre passe haut , au moins du 1° ordre (conseillé 2°) de limitation des fréquences basses, Ainsi qu'un passe bas de limitation haute, quoique logiquement, en dehors d'un tweeter, le cross-over s'en charge
J-C.B
 
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Message » 30 Oct 2014 23:28

Bonjour,
eh bien après des dizaines d'heures de reverse engineering sur la base des informations disponibles ou fournies par Jean Claude je suis arrivé à un fichier LTSpice qui permet de comprendre le fonctionnement de l'asservissement en pression grâce à un ampli en courant et avec un filtrage amont qui peux être implémenté dans un dsp.

voila le fichier zip qui comprend 2 schémas LTSpice, il suffit de le décompresser dans le répertoire "LTC"
https://drive.google.com/file/d/0B5D8h5 ... sp=sharing

ce premier "schema22.asc" montre le proof-of-concept:
https://drive.google.com/file/d/0B5D8h5 ... sp=sharing

Au milieu un ampli "idéal" qui ajuste sa tension de sortie pour que la tension vue dans la résistance de pied soit identique à son entrée. (aucune compensation représentée)
A droite la décomposition de l'impédance motionelle en 3 composantes : Le diaphragme, le rayonnement de la face avant, l'amortissement de l'enceinte close et l'impact du rayonnement arrière dans la boite.
A gauche on représente la conversion qui doit être effectuée dans le DSP pour pouvoir linéariser l'asservissement en pression: chacune des 3 impédances est convertie en admittance et alimentée par un générateur de courant (G1) image de la tension d'entrée (in).
La tension présente au borne de G1 est ainsi proportionnelle à la vitesse de la membrane.
La partie inférieur gauche convertie le flux de vitesse en pression acoustique. La tension au bornes de G2 est proportionnelle au SPL.
Pour effectuer une correction, il suffit d'inclure la fonction de transfert dans une boucle de réaction négative. C'est le rôle de l'ampli idéal E2.
La tension de sortie (dsp) représente ainsi l'inverse de la fonction de transfert de toute la partie droite du schéma.

coté résultat en image:
https://drive.google.com/file/d/0B5D8h5 ... sp=sharing

On voit tout en haut du bode-plot le SPL plat, ainsi que la phase (superposée avec la bleue) à 0°
La tension dsp représente bien l'inverse de la fonction de transfert vin->SPL.
la courbe bleue ciel représente la tension délivrée par l'ampli.

CQFD, si on sait reproduire toute la partie Gauche dans un DSP, sous forme de biquad, on obtiendra un drive parfaitement asservi en pression. (bien sur la réalité apportera un lot de problème supplémentaire, notamment de chaque coté de cette courbe)

Il est possible de simplifier la partie gauche en supprimant G2 et soit l'impédance de radiation (Zar) ou l’admittance de rayonnement (Zer) en constatant que l'image du SPL se retrouve aussi sous forme d'intensité dans Cer.

Mais le problème n'est pas résolu : il faut convertir tout cela en biquad et autres sommateurs. c'est une opération assez délicate, il faut convertir toutes les impédances en "s" domaine puis en "z" domaine ou en filtre Tow-Thomas. Perso je suis bloqué!

Comme il faut bien quand même continuer, je propose un second schema23.asc qui remplace la partie gauche par 2 biquads "magique" qui font une approximation de la correction nécessaire (en phase-minimale):
https://drive.google.com/file/d/0B5D8h5 ... sp=sharing

Aucun changement au milieu ni à droite. Par contre, à gauche on à 2 biquad:
l'un réalise une L.T , l'autre un filtre high shelv / high boost.
la tripaille d'équation à gauche permet de calculer dynamiquement les coefficients des 2 biquads, enfin presque. je m'explique:

Il apparait que les caractéristiques (approximative) du pic de résonance (fréquence et Q) peuvent être calculées à partir des combinaison des valeurs des composants des 3 impédances en série pour obtenir 3 valeurs Rq Lq Cq ... par exemple Cmr est négligeable, de par sa valeur et sa position au milieu des 2 résistances Rmr1 et 2, donc la valeurs équivalente du condensateur Cq et la combinaison de Cms et Cmb. Pour Rb, je n'ai pas réussi à calculer la formule exacte... bref, on trouve un Qp et une Fp pas déconnant du tout.
à partir de là, l'idée d’annuler ce pic par un PEQ ou une LT ne pose pas de problème.

Une fois cette correction calculée et effectuée par le biquad X1, on peux s'attarder sur la partie droite de la courbe du spl et constaté que c'est un passe bas à 6db/octave. par contre, je n'ai pas les équations qui donne Omega et Q...
Par une approche empirique on obtient de bon résultat avec un High-Bost Q=0.57
Vous pouvez modifier ces valeurs en haut à gauche et verifier le résultat imédiatement sur la courbe SPL.

ce que ca donne en image:
https://drive.google.com/file/d/0B5D8h5 ... sp=sharing
la courbe verte représente le SPL corrigé en passe haut à 0.7 par la L.T, et son passe bas repoussé ver 3/4 khz par le HighBoost.
il y a un bon plateau. par contre la phase n'est plus plate à 0° mais descend progressivement.

Voila, je pense arrêter la pour la partie simulation, et passer à l'étape pratique pour vérifier si il est possible de modéliser un asservissement, juste à partir de la mesure T&S (Limp), soit du HP, soit du HP dans sa caisse (Rew).

Merci pour votre interret à la lecture du post, vos retours sont les bienvenus. Et encore un Merci sympathique à Jean Claude :ohmg:
maxidcx
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Message » 31 Oct 2014 7:55

Bonjour Maxidcx,
Je ne vois pas trop l'intérêt du doublon (Leq,Req,Ceq) et ((Leb,Reb,Ceb)// (Led,Red,Ced)) sachant que le premier englobe les deux autres.
Il me semble que tu dois connecter l'un ou l'autre. Je pencherai plus pour le maintient des deux impédances distinctes. Car comme je t'en ai fait part, il est possible dans la boite de dissocier l'amortissement propre, lié aux frictions de l'air et l'action de l'amortissement sur les parois. l'un est représenté par une R acoustique série, l'autre par une R //. Celle prise en compte est la résistance de l'air.
Je salue ta ténacité.

Pour info:
Pour le DSP, l'une des transformations possible des réseaux, est la suivante.
La boucle de CR est liée au transfert Zar/(Zad+Zab+Zar) qui nécessite de placer 2 fois Zar. Or on peut s'écrire 1/ (1+ (Zad+Zab)/Zar) ou encore puisque Yar=1/Zar, => 1/( 1+ Yar*(Zad+Zab))
Autrement dit la boucle est composée d'un réseau bouclé . Le transfert de la boucle secondaire est 1+ Yar.Rar* ((Zad/Rar)+(Zab/Rar)) Les transferts des biquads sont Tbq1= Yar*Rar; Tbq2=Zad/Rar et Tbq3=Zab/Rar . Etant toutes du second ordre, 1 biquad par impédance est nécessaire. Un quatrième en réserve pour le dôme sera le bien venu.
La boucle secondaire est régie par Tsec= 1+( Tbq1*(Tbq2+Tbq)3)
la boucle globale par Tglobale= 1/ ( 1+Tbq1*(Tbq2+Tbq3) ) = 1/Tsec
A quelques détails prêts c'est ce que traduit le dernier schéma de principe que j'ai communiqué sur ce fil.
Ce schéma peut être encore simplifié, tout en restant aussi rigoureux.
à un coefficient près, le transfert entre l'entrée du signal et l'entrée de l'ampli = 1/Tglobale= Tsec

La simulation sur MC9 n'est pas aussi optimiste que la tienne, mais montre que le principe pour un asservissement large bande est très bon.
Dernière édition par J-C.B le 31 Oct 2014 12:03, édité 1 fois.
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Message » 31 Oct 2014 11:46

Hello!

Merci Jean Claude pour ton retour et ton aide pour comprendre la décomposition en biquad.
Concernant l'idée du RLC équivalent, je la représente sur le premier schema22.asc, mais elle n'est pas connectée, c'est juste pour faire des essais et comparer. et il est vrai que mon impédance Zeb doit etre corrigée pour mettre une résistance en parallèle sur la Capa, donc le modèle équivalent sera encore moins équivalent :)

sinon, avant de me lancer dans la compréhension de la transformation en série de biquad, j'ai creusé comment transformer différents type de RLC en biquads...
voici un aperçu de la feuille de calcul en cours de réalisation:
Image

en fait j'ai préparé un schéma de chacune des possibilité dans Sapwin et il me donne la décomposition en "s"
de là, grâce à wikipédia, on peux retrouver les coefficient en "z" pour un deuxième ordre:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bilinear_transform#Example

juste un probleme, je ne comprends pas ce que signifie cette formule:
Image

allez on continue !
maxidcx
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Message » 31 Oct 2014 11:58

bug.
Dernière édition par J-C.B le 31 Oct 2014 12:06, édité 1 fois.
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Message » 31 Oct 2014 12:02

T'en fou (mais c'est tan(wT/2) ! pose les K et développe ! Ensuite faut ré-arranger / normaliser / diviser au besoin par Z pour rendre le truc causal.
Ici c'est très bien expliqué pour bien saisir le principe : http://www.earlevel.com/main/2003/03/02 ... transform/
Tazz28
 
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Message » 31 Oct 2014 12:20

Merci Tazz28 pour le lien! c'est très didactique en effet avec le calcul pour un passe-bas. Dans ce cas le K dépend du Fs souhaité...
Je cherchais plutot un cas de filtre plus générique avec un deuxieme ordre au numerateur ET denominateur. Wikipedia semble donner le résultat:
Image
Mais pas clair pour K puisque dans ce cas on ne connait pas la frequence de coupure Fc
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Message » 31 Oct 2014 12:32

Dans tes équations la pulsation caractéristique (wc) est égale à la racine carrée de l'inverse du coefficient de s² . Ex: a.s² +b.s + 1 => wc= (1/a)^0.5 => Fc=wc/(2*pi)
Dans l'exemple du circuit série, le coeff 0.0000004 est le produit de la valeur de l'inductance par celle de la capacitance. Or la formule de Thomson L.C.w²=1 => L.C=1/w²
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Message » 31 Oct 2014 12:45

ah ok :thks: on parle de "a" au numerateur ou denominateur ?
si j'ai b0.s2 au numerateur et a0.s2 au denominateur, alors je normalise pour avoir 1 au dénominateur et b0/a0 au numerateur ?
Dans ce ca on aurait wc = (a0/b0)^0.5 et K = tan(wc.T/2) ?
merci par avance
maxidcx
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Message » 31 Oct 2014 12:57

Si les fréquences du numérateur et dénominateur sont distinctes il te faut trouver un coef qui permette d'avoir même Fréquence caractéristique pour les deux.
Si Fnum est différent de Fdenom =>coef= Fnum/Fdenom => ce qui permet de remplacer Fnum par coef* Fdenom.

Le polynôme du dénominateur est dit caractéristique. La modification des termes est en général réalisé sur le numérateur.
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Message » 31 Oct 2014 13:16

merci :)
je vais bosser ca et simuler dans LTspice pour vérifier que mes formules fonctionne.
maxidcx
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Message » 31 Oct 2014 13:44

wc = (a0/b0)^0.5 et K = tan(wc.T/2) ?

Non, wc=(1/a0)^0.5
au dénominateur, tu trouveras b0*(a0/a0).s² = a0*(b0/a0) s² = k0.(a0.s²) avec k0=b0/a0
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Message » 31 Oct 2014 14:05

bien, bien,
le probleme c'est qu'il y a des filtres pour lesquels je vais avoir une division par zero...
à priori la solution wikipedia en prenant K=2xFs fonctionne directement:
Image
j'obtiens les mêmes résultats en RLC, s et z. (les courbes sont volontairement légèrement décalées de "0.05")
il est tant d'aller manger
maxidcx
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