DC Current Controller

積分アンチワインドアップをもつ離散時間 DC 電流 PI 制御

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

説明

DC Current Controller ブロックは、離散時間比例-積分 (PI) DC 電圧コントローラーを実装します。このブロックではフィードフォワード パスで零点相殺を実装できます。積分ゲインの飽和を防ぐために、このブロックではアンチワインドアップ ゲインを実装できます。

方程式

DC Current Controller ブロックが基準電圧の計算に使用する方程式は次のとおりです。

$v_{ref}=\left(K_p+K_i\frac{T_{s}z}{z-1}\right)\left(i_{ref}-i\right),$

ここで、

• v_ref は基準電圧です。

• K_p は比例ゲインです。

• K_i は積分ゲインです。

• T_s はサンプル時間です。

• i_ref は指令電流です。

• i は測定電流です。

PI 制御の計算では、閉ループ伝達関数で零点が得られます。零点を相殺するために、このブロックでは次の離散時間零点相殺伝達関数を使用します。

$G_{ZC}\left(z\right)=\frac{\frac{T_s{K}_i}{K_p}}{z+\left(\frac{T_s-\frac{K_p}{K_i}}{\frac{K_p}{K_i}}\right)}.$

積分器出力の飽和を防ぐために、このブロックではアンチワインドアップ メカニズムを使用します。これにより、積分器のゲインは以下と等しくなります。

$K_i+K_{aw}\left(v_{ref\text{\_}sat}-v_{ref\text{\_}unsat}\right),$

ここで、

• K_aw はアンチワインドアップ ゲインです。

• v_{ref_sat} は飽和した基準電圧信号です。これは、ブロックで $v_{ref\text{\_}sat}=\text{min}\left(\max \left(v_{ref\text{\_}unsat},v_{min}\right),v_{max}\right),$ として計算されます。

  ここで、

  • v_{ref_unsat} は飽和していない基準電圧信号です。

  • v_min は出力電圧の下限です。正の電圧のみの場合、$v_{min}=0$ です。正と負の電圧の場合、$v_{min}=-v_{max}$ です。

  • v_max は出力電圧の上限です。

例

DC モーター制御

この例では、DC モーターのカスケード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、外側の速度制御ループ、内側の電流制御ループ、および PWM 生成が含まれています。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

iRef — 指令電流

スカラー

プラントの目的の出力電流。

データ型: single | double

i — 測定電流

スカラー

プラントの測定電流。

データ型: single | double

v_max — 最大 DC 電圧

スカラー

プラントの最大 DC 出力電圧。

データ型: single | double

Reset — 外部リセット

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: single | double

出力

vRef — 基準 DC 電圧

スカラー

プラントの目的の DC 出力電圧。

データ型: single | double

パラメーター

比例ゲイン — コントローラーの比例ゲイン K_p

1 (既定値) | 正のスカラー

コントローラーの比例ゲイン K_p。

積分ゲイン — 積分ゲイン K_i

5 (既定値) | 正のスカラー

コントローラーの積分ゲイン K_i。

アンチワインドアップ ゲイン — アンチワインドアップ ゲイン K_aw

1 (既定値) | 正のスカラー

コントローラーのアンチワインドアップ ゲイン K_aw。

電圧の制限 — 負の電圧の制限

正と負の電圧 (既定値) | 正の電圧のみ

正と負の両方の DC 電圧出力を許容するか、出力を正の DC 電圧に制限します。

サンプル時間 (継承は -1) — ブロックのサンプル時間

-1 (既定値) | 正のスカラー

連続するブロック実行間の時間間隔 (秒)。実行時に、ブロックは出力を生成し、必要に応じて内部状態を更新します。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。

このブロックが 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、正のスカラーを使用してサンプル時間を明示的に指定します。

依存関係

[サンプル時間 (継承は -1)] を -1 に設定し、[零点相殺を有効にする] オプションを選択すると、[離散化サンプル時間] パラメーターが表示されます。

離散化サンプル時間 — 離散化のサンプル時間

0.001 (既定値) | 正のスカラー

連続する離散化間の時間間隔 (秒)。離散化は零点相殺に必要です。

依存関係

このパラメーターは、次の両方の条件が満たされている場合にのみ表示されます。

• [サンプル時間] が -1 に設定されている。

• [零点相殺を有効にする] が選択されている。

零点相殺を有効にする — フィードフォワード零点相殺

オフ (既定値) | オン

フィードフォワード パスで零点相殺を使用するためのオプション。

依存関係

[零点相殺を有効にする] オプションを選択し、[サンプル時間 (継承は -1)] を -1 に設定すると、[離散化サンプル時間] パラメーターが表示されます。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2018a で導入

参考

DC-DC Voltage Controller | DC Voltage Controller | PWM Generator