integraattoritason

Integraattoritason on termi, jota käytetään signaalinkäsittelyssä ja säätötekniikassa kuvaamaan vaihetta tai komponenttia, joka suorittaa signaalin aikaisen integroinnin. Käytännössä integraattoritason vaste heijastaa signaalin aikakumulointia: se mittaa, kuinka kauan ja kuinka voimakkaasti signaali on vaikuttanut järjestelmään. Integraattoritason avulla voidaan vähentää jäännösvirheitä ja parantaa seurantasäätöä monissa sovelluksissa.

Matemaattisesti kontinuaalille ajalle integraattorin tilan tuottama ulostulo on y(t) = ∫ x(τ) dτ + C, missä x(t) on tulosignaali ja C alkuarvo. Laplacen muunnos antaa Y(s) = X(s)/s. Digitaalissa toteutuksessa integraattori voidaan tehdä kertamääräisesti y[k] = y[k-1] + Ts · x[k], jossa Ts on ottoaikaväli.

Analoginen toteutus käyttää tyypillisesti vahvistajohteista operaatoriamplitudin, jossa kivi on kytketty kondensaattorin palautteeseen. Käytännössä laitteisiin lisätään usein resistiori parallelissa kondensaattorin kanssa, jotta DC-laskenta ei kasva hallitsemattomasti ja järjestelmä pysyy stabiilina.

Sovellukset ja huomioitavat seikat: integraattoritason keskeinen rooli on I-osa PID-säätöjärjestelmässä sekä signaalinkäsittelyssä, jossa sen avulla voidaan eliminoida pysyviä virheitä. Sen haasteita ovat nurjahdukset, drift ja saturaatio sekä mahdollinen wind-up-ilmiö. Ratkaisuja ovat leaky-integratorin käyttöönotto, anti-windup-tekniikat ja oikea aika-constantin valinta. Integraattoritason ymmärtäminen on keskeistä sekä perusopissa että käytännön säätökehityksessä.