PI Controller with Integral Anti-Windup (Discrete or Continuous)

積分アンチワインドアップをもつ離散時間または連続時間 PI 制御

• 

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

説明

PI Controller with Integral Anti-Windup (Discrete or Continuous) ブロックは、内部アンチワインドアップをもつ離散時間または連続時間 PI 制御を実装します。次の図は、内部アンチワインドアップをもつコントローラーの等価回路を示しています。

方程式

このブロックは、後退オイラー離散化法を使用して制御信号を計算します。

$u(k)=\text{sat}\left(K_p\text{e}\left(\text{k}\right)+\text{sat}\left(K_i\frac{T_{s}z}{z-1}\text{e}\left(\text{k}\right),\text{A},\text{B}\right),A,B\right),$

$sat(x,A,B)=\min \left(\max \left(x,\text{A}\right),B\right),$

ここで、

• u は制御信号です。

• K_p は比例ゲイン係数です。

• e は誤差信号です。

• K_i は積分ゲイン係数です。

• T_s はサンプリング周期です。

• A は飽和の下限です。

• B は飽和の上限です。

例

48 V 始動発電機のエネルギー バランス

この例では、単純化された 48 V の車載システムにおいて始動機/発電機として使用される埋込永久磁石同期機 (IPMSM) を説明します。このシステムには、48 V の電気回路網と 12 V の電気回路網が含まれています。内燃エンジン (ICE) は、基本的な機械ブロックで表されます。IPMSM は、ICE がアイドリング速度に達するまでモーターとして動作し、その後は発電機として動作します。IPMSM は、R3 の電力消費源を含む 48 V 回路網に電力を供給します。48 V 回路網は次の 2 つの消費源を含む 12 V 回路網に電力を供給します。R1 および R2。合計シミュレーション時間 (t) は 0.5 秒です。t = 0.05 秒で ICE が始動します。t = 0.1 秒で R3 がオンになります。t = 0.3 秒で R2 がオンになり、12 V 電気回路網の負荷が増加します。EM Controller サブシステムには、外側の電圧制御ループと内側の 2 つの電流制御ループをもつ、マルチレートの PI ベース カスケード制御構造が含まれています。Control サブシステムのタスク スケジューリングは、Stateflow® のステート マシンとして実装されます。DCDC Controller サブシステムは、12 V 回路網に電力を供給する DC-DC 降圧コンバーター用の単純な PI コントローラーを実装します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

• モデルを開く

並列 HEV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された並列ハイブリッド電気自動車 (HEV) を説明します。埋込永久磁石同期機 (IPMSM) と内燃エンジン (ICE) が車両に推進力を与えます。IPMSM は、モーター モードと発電機モードの両方で動作します。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力をトルク指令に変換します。車両制御の手法は、Stateflow® のステート マシンとして実装されます。ICE Controller サブシステムは内燃エンジンのトルクを制御します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

• モデルを開く

直並列 HEV における IPMSM トルク制御

この例では、単純化された直並列ハイブリッド電気自動車 (HEV) を説明します。埋込永久磁石同期機 (IPMSM) と内燃エンジン (ICE) が車両に推進力を与えます。ICE はまた運転中に、発電機を使用して高電圧バッテリーの再充電も行います。車両のトランスミッションと差動装置は、ギア減速比の固定されたモデルを使用して実装されています。Vehicle Controller サブシステムは、運転者の入力をトルク指令に変換します。車両制御の手法は、Stateflow® のステート マシンとして実装されます。ICE Controller サブシステムは内燃エンジンのトルクを制御します。Generator Controller サブシステムは発電機のトルクを制御します。Drive Controller サブシステムは IPMSM のトルクを制御します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

• モデルを開く

スイッチト リラクタンス機の速度制御

この例では、スイッチト リラクタンス機 (SRM) をベースとする電気駆動装置において、回転子の速度を制御する方法を説明します。DC 電圧源は、制御された 3 アーム ブリッジを通して SRM に電力を供給します。正方向と逆方向の両方の回転を行うために、この例では速度エラーを使用して、コンバーターの点弧角と消弧角を調整しています。

• モデルを開く

端子

入力

e — 誤差信号

スカラー

基準信号 r(k) と測定信号 y(k) の差として得られる誤差信号 e(k)。

データ型: single | double

Reset — 積分器のゲインのリセット

スカラー

積分器の外部リセット (立ち上がりエッジ) 信号。

データ型: single | double

出力

u — 制御信号

スカラー

制御信号 u(k)。

データ型: single | double

パラメーター

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。

飽和の上限 — B

5 (既定値) | [飽和の下限] パラメーターの値より大きいスカラー

PI コントローラーの出力の上限 B。

飽和の下限 — A

-5 (既定値) | スカラー

PI コントローラーの出力の下限 A。

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。

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) | 0 | 正のスカラー

連続するブロック実行間の時間間隔。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。

継承される離散時間演算の場合は、このパラメーターを -1 に設定します。離散時間演算の場合は、このパラメーターを正の整数に設定します。連続時間演算の場合は、このパラメーターを 0 に設定します。

このブロックがマスク サブシステム内、または連続演算と離散演算の切り替えをサポートするバリアント サブシステム内にある場合は、このパラメーターをプロモートして、ブロックの実装が連続と離散の間で確実に正しく切り替わるようにします。詳細については、マスクにおけるブロック パラメーターのプロモートを参照してください。

参照

[1] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies. IEEE Std 421.5/D39. Piscataway, NJ: IEEE-SA, 2015.

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

R2017b で導入

R2025a: 連続時間シミュレーションのサポート

PI Controller with Integral Anti-Windup (Discrete or Continuous) ブロックで連続時間シミュレーションがサポートされるようになりました。連続時間演算の場合は、[サンプル時間 (継承は -1)] パラメーターを 0 に設定します。

参考

ブロック

• PI Controller (Discrete or Continuous)

トピック

• マスクにおけるブロック パラメーターのプロモート