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三相同期機の調速機の制御設計

このスクリプト例では、制御システムの安定性の解析と設計をサポートするために、Simscape™ Electrical™ モデルを線形化する方法を説明します。モデル例 pe_sm_governor_control_design を使用します。

Simulink® と Simscape のモデルを線形化するための推奨される代替の方法は、Simulink Control Design™ を使用することです。Simulink Control Design は、指定した操作点でモデルを線形化します。また、状態空間モデル オブジェクトを、状態名とともに返します。Simulink Control Design を利用可能な場合、モデル pe_sm_governor_control_design を開き、ツール バーから [解析]、[制御設計]、[線形解析] を選択します。次に、[操作点] メニューから [線形化の条件...] を選択し、シミュレーションのスナップショット時間を 4 秒に設定します。最後に、ツールストリップの [ボード線図] アイコンをクリックします。

モデルを開く

モデルを開きます。

open_system('pe_sm_governor_control_design')

モデルの平衡化

閉ループを実行し、4 秒の時点 (発電機が定常状態にあるとき) の状態を選択して、モデルを平衡化します。

assignin('base','ClosedLoop',1); % Close the speed-control feedback loop
[t,x,y] = sim('pe_sm_governor_control_design');
idx = find(t>4,1);
X = x(idx,:); U = y(idx);

速度制御フィードバック ループの線形化

速度制御フィードバック ループを開き、モデルを線形化し、速度制御フィードバック ループを閉じます。

assignin('base','ClosedLoop',0); % Open the speed-control feedback loop
[a,b,c,d]=linmod('pe_sm_governor_control_design',X,U);
assignin('base','ClosedLoop',1); % Close the speed-control feedback loop

ボード線図

ボード線図をプロットします。

c = -c; d = -d; % Negative feedback convention
npts = 100; w = logspace(-3,5,npts); G = zeros(1,npts);
for i=1:npts
    G(i) = c*(1i*w(i)*eye(size(a))-a)^-1*b +d;
end
figure
ax1 = subplot(2,1,1);
semilogx(w,20*log10(abs(G)))
grid on
ylabel('Magnitude (dB)')
title('Bode diagram: speed-control feedback loop')
ax2 = subplot(2,1,2);
semilogx(w,180/pi*unwrap(angle(G)))
ylabel('Phase (degrees)')
xlabel('Frequency (rad/s)')
linkaxes([ax1,ax2],'x')
xlim(w([1 end]))
grid on