Second-Order Filter

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Control / Filters

説明

Second-Order Filter ブロックは、ブロック メニューで選択された [Filter type] に基づいて、次の伝達関数を実装します。

ローパス フィルター:

$$H(s)=\frac{{\omega }_n^2}{s^2+2\zeta {\omega }_{n}s+{\omega }_n^2}$$

ハイパス フィルター:

$$H(s)=\frac{s^2}{s^2+2\zeta {\omega }_{n}s+{\omega }_n^2}$$

バンドパス フィルター:

$$H(s)=\frac{2\zeta {\omega }_{n}s}{s^2+2\zeta {\omega }_{n}s+{\omega }_n^2}$$

バンドストップ (ノッチ) フィルター:

$$H(s)=\frac{s^2+{\omega }_n^2}{s^2+2\zeta {\omega }_{n}s+{\omega }_n^2}$$

$$\begin{array}{c}s=\text{Laplace operator}\\ {\omega }_n=\text{natural frequency; }{\omega }_n=2\pi f_n\\ \zeta =\text{damping ratio }\text{}\text{}\text{(called Zeta in the block menu)}\end{array}$$

Second-Order Filter ブロックの主な特性は次のとおりです。

• 入力は、N 個の信号をベクトル化した入力を受け入れるため、N 個のフィルターを実装します。この機能は、三相システム (N = 3) でのコントローラーの設計に特に役立ちます。

• 指定した DC 入力と AC 入力のフィルター状態を初期化できます。

• フィルター応答を計算してプロットできます。

特性

直達	あり
サンプル時間	[Sample Time] パラメーターで指定 [Sample Time] = 0 の場合は連続
スカラー拡張	あり (パラメーター)
状態	フィルターごとに 2 つの状態
多次元化	あり

例

power_SecondOrderFilter の例では、2 つの [Filter type] パラメーター設定 ([Lowpass] と [Bandstop]) を使用する Second-Order Filter ブロックが示されています。

モデルのサンプル時間は変数 Ts (既定値の Ts = 50e-6) でパラメーター化されています。連続フィルターをシミュレートするには、シミュレーションを開始する前に MATLAB^® コマンド ウィンドウで Ts = 0 と指定します。

パラメーター

ブロック パラメーターを対話的に編集するには、プロパティ インスペクターを使用します。Simulink^® ツールストリップの [シミュレーション] タブの [準備] ギャラリーで [プロパティ インスペクター] を選択します。

Filter type — フィルターのタイプ

Bandpass (既定値) | Lowpass | Highpass | Bandstop (notch)

フィルターのタイプを指定します。[Lowpass]、[Highpass]、[Bandpass] (既定)、または [Bandstop (notch)]。

Natural frequency fn (Hz) — フィルターの固有振動数

120 (既定値) | スカラー | ベクトル

フィルターの固有振動数 (ヘルツ)。

Damping ratio Zeta (Q = 1/(2*Zeta)) — フィルターの減衰比

0.707 (既定値) | 範囲 [0, 1] のスカラー

フィルターの減衰比。減衰比は通常、0 ～ 1 の値です。

減衰比は、次のようにフィルター品質係数 Q に関係します。

$$Q=\frac{1}{2\zeta }$$

バンドパスまたはバンドストップ フィルターの場合、3 dB の帯域幅は次のように求められます。

$$BW=\frac{f_n}{Q}=2\zeta f_n$$

サンプル時間 — ブロックのサンプル時間

0 (既定値) | 非負のスカラー

ブロックのサンプル時間 (秒)。連続ブロックを実装するには 0 に設定します。

Initialize filter states — フィルター状態を初期化するオプション

on (既定値) | off

フィルター状態を [AC initial input] パラメーターと [DC initial input] パラメーターに従って初期化するには、このパラメーターを選択します。

AC initial input: [ Mag, Phase (degrees), Freq (Hz) ] — 初期 AC 成分の振幅、位相、および周波数

[0, 0, 60] (既定値) | 3 つの要素のベクトル | N 行 3 列の要素の行列

入力信号の初期 AC 成分の振幅、その位相 (度)、および周波数 (ヘルツ)。

入力がベクトル化されている場合 (N 個の信号)、行列の各行が特定の入力に対応する N 行 3 列の行列を指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[Initialize filter states] パラメーターを選択します。

DC initial input — 入力信号の初期 DC 成分

0 (既定値) | 1 行 N 列の要素のベクトル

入力信号の初期 DC 成分。入力信号がベクトル化されている場合、各値が特定の入力に対応する 1 行 N 列のベクトルを指定します。

[DC initial input] パラメーターは、[Initialize filter states] パラメーターが選択されている場合にのみ表示されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[Initialize filter states] パラメーターを選択します。

Plot filter response — フィルター応答をプロットするオプション

off (既定値) | on

フィルター ステップ応答とそのボード線図 (伝達関数の振幅と位相を周波数の関数として示す) を Figure にプロットするには、このパラメーターを選択します。

Frequency range (Hz): [Start, End, Inc.] — フィルターのボード線図のプロット用の周波数範囲

[0, 500, 1] (既定値) | 3 つの要素のベクトル

フィルターのボード線図のプロット用の周波数範囲。開始周波数、終了周波数、および増分周波数 (ヘルツ) を含むベクトルを指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[Plot filter response] パラメーターを選択します。

バージョン履歴

R2013a で導入

参考

Second-Order Filter (Variable-Tuned) | First-Order Filter