DC-DC Voltage Controller

フィードフォワードとオプションの積分アンチワインドアップをもつ離散時間 DC-DC 電圧 PI 制御

• 

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

説明

DC-DC Voltage Controller ブロックは、フィードフォワード FF をもつ離散時間比例-積分 (PI) DC-DC 電圧制御を実装します。フィードフォワード入力は過渡応答を最適化します。このブロックは、デューティ比または電流制御信号を出力できます。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-DC Voltage Controller ブロックが制御信号の計算に使用する方程式は、次のとおりです。

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

ここで、

• control は、デューティ比または電流として表される制御信号です。

• 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。

• v_ref は基準電圧です。

• v は測定電圧です。

• FF はフィードフォワード入力です。

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。

$$K_i+K_{aw}\left(contro{l}_{sat}-contro{l}_{unsat}\right),$$

• K_aw はアンチワインドアップ ゲインです。

• control_sat は、ブロックで $contro{l}_{sat}=\text{min}\left(\max \left(contro{l}_{unsat},contro{l}_{min}\right),contro{l}_{max}\right),$ として計算される飽和した制御信号です。

  ここで、

  • control_unsat は飽和していない制御信号です。

  • control_min は制御信号の下限です。

  • control_max は制御信号の上限です。

例

昇圧コンバーターの電圧制御

この例では、昇圧コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。デューティ比を調整するために、Control サブシステムは PI ベースの制御アルゴリズムを使用します。入力電圧はシミュレーション全体を通じて一定と見なされます。可変抵抗がシステムに負荷を提供します。合計シミュレーション時間 (t) は 0.25 秒です。t = 0.15 秒で負荷が変化します。

• モデルを開く

降圧コンバーターの電圧制御

この例では、降圧コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。デューティ比を調整するために、Control サブシステムは PI ベースの制御アルゴリズムを使用します。入力電圧はシミュレーション全体を通じて一定と見なされます。可変抵抗がシステムに負荷を提供します。合計シミュレーション時間 (t) は 0.25 秒です。t = 0.15 秒で負荷が変化します。

• モデルを開く

4 スイッチ昇降圧コンバーターの制御

この例では、4 スイッチ昇降圧コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。デューティ比を調整するために、Control サブシステムは PI ベースの制御アルゴリズムを使用します。昇圧と降圧のどちらのモードでも、1 つのスイッチがデューティ比を制御し、1 つは逆に操作され、他の 2 つは固定位置に保持されます。入力電圧およびシステム負荷は、シミュレーション全体を通じて一定と見なされます。合計シミュレーション時間 (t) は 0.25 秒です。t = 0.15 秒で、基準電圧が変化し、システムは降圧モードから昇圧モードに切り替わります。

• モデルを開く

反転トポロジ昇降圧コンバーターの制御

この例では、反転トポロジ昇降圧コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。反転トポロジ昇降圧コンバーターでは 1 つのスイッチのみを使用し、出力電圧は入力と逆の極性になります。デューティ比を調整するために、Control サブシステムは PI ベースの制御アルゴリズムを使用します。入力電圧およびシステム負荷は、シミュレーション全体を通じて一定と見なされます。合計シミュレーション時間 (t) は 0.25 秒です。t = 0.15 秒で、基準電圧が変化し、システムは降圧モードから昇圧モードに切り替わります。

• モデルを開く

端子

入力

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

v — 測定 DC 電圧

スカラー

プラントの測定された DC 出力電圧。

データ型: single | double

FF — フィードフォワード

スカラー

フィードフォワード項。

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

Control — 制御信号

スカラー

デューティ比または電流として表される制御信号 control。

データ型: single | double

パラメーター

比例ゲイン — 比例ゲイン K_p

0.1 (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

50 (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。

制御動作の上限 — 制御信号の上限 control_max

1 (既定値) | 正のスカラー

Control 出力信号の上限。この値は [制御動作の下限] パラメーターの値より大きい必要があります。

制御動作の下限 — 制御信号の下限 control_min

0 (既定値) | 非負のスカラー

Control 出力信号の下限。

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。

時定数電圧フィルター — DC 電圧フィルターの時定数 τ

0.001 (既定値) | 正のスカラー

DC 電圧フィルターの時定数 τ。

依存関係

[時定数電圧フィルター] パラメーターは、[DC 電圧をフィルター] チェックボックスがオンの場合にのみ表示されます。

DC 電圧をフィルター — DC 電圧フィルター オプション

オン (既定値) | オフ

電圧測定パスに対するフィルターを有効にするには、チェックボックスをオンにします。フィルターを無効にするには、チェック ボックスをオフにします。

依存関係

[時定数電圧フィルター] パラメーターは、[DC 電圧をフィルター] チェック ボックスがオンの場合にのみ表示されます。

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

ブロック

• DC Current Controller | DC Voltage Controller