Smith Predictor Controller

離散時間のスミスのむだ時間補償器

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Control / General Control

説明

Smith Predictor Controller ブロックは、離散時間でスミスのむだ時間 PI 制御構造を実装することで、むだ時間を補償します。次のブロック線図は、ブロックの等価回路を示しています。

方程式

むだ時間のあるシステムの伝達関数は次のとおりです。

$G_{f} (s) = G_{p} (s) e^{- τ s},$

ここで、

τ はシステムのむだ時間です。
G_p(s) はプロセスモデルです。
G_f(s) は予測誤差フィルターです。

例

DC モーター制御 (スミス予測器)

この例では、DC モーターのスミス予測器速度制御構造を説明します。DC モーターに電力を供給するために、PWM 制御の 4 象限チョッパーが使用されます。Control サブシステムには、スミス予測器コントローラーと PWM 生成が含まれています。センサーは、回転子の速度を 5 ms の遅延で測定します。合計シミュレーション時間 (t) は 4 秒です。t = 1.5 秒で負荷トルクが増加します。t = 2.5 秒で基準速度が 1000 rpm から 2000 rpm に変化します。

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端子

入力

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r — プラントの基準
スカラー

プラントシステムの基準信号。

データ型: single | double

Reset — 積分器のリセット
スカラー

積分器の外部リセット信号 (立ち上がりエッジ)。

データ型: Boolean

y — プラントの出力
スカラー

プラントシステムの出力信号。

データ型: single | double

出力

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u — コントローラーの出力
スカラー

制御システムの出力信号。

データ型: single | double

パラメーター

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比例ゲイン — K_p
`1` (既定値) | 正のスカラー

PI コントローラーの比例ゲイン K_p。

積分ゲイン — K_i
`1` (既定値) | 正のスカラー

PI コントローラーの積分ゲイン K_i。

積分器の初期条件 — 積分器の初期値
`0` (既定値) | スカラー

シミュレーション開始時点の積分器の値。

制御動作の上限 — u_max
`5` (既定値) | [制御動作の下限] パラメーターの値より大きいスカラー

制御出力信号の上限。

制御動作の下限 — u_min
`0` (既定値) | スカラー

制御出力信号の下限。

離散伝達関数の分子をモデル化 — 伝達関数の分子
`1` (既定値) | スカラーまたはベクトル

システム離散伝達関数の分子。離散伝達関数を確認するには、Control System Toolbox™ のライセンスをお持ちの場合は、関数 c2d を使用します。

離散伝達関数の分母をモデル化 — 伝達関数の分母
`[1 0.5]` (既定値) | ベクトル

システム離散伝達関数の分母。離散伝達関数を確認するには、Control System Toolbox のライセンスをお持ちの場合は、関数 c2d を使用します。

システムむだ時間 (サンプル) — むだ時間サンプルの数
`2` (既定値) | `0` または正の整数

むだ時間のサンプルの数。

サンプル時間 (継承は -1) — サンプリング間隔
`-1` (既定値) | 既定値または正の数値

サンプル間の時間間隔。ブロックが Triggered Subsystem 内にある場合は、このパラメーターを -1 に設定してサンプル時間を継承します。このブロックが連続可変ステップモデル内にある場合は、サンプル時間を明示的に指定します。詳細については、サンプル時間とはとサンプル時間の指定を参照してください。

参照

[1] Velagic. J. "Design of Smith-like Predictive Controller with Communication with Communication Delay Adaptation."International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. Vol 2, Number 11, 2008, pp. 2447-2481.

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