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

적분 안티와인드업이 있는 이산시간 PI 제어 또는 연속시간 PI 제어

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라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / General Control

설명

PI Controller with Integral Anti-Windup (Discrete or Continuous) 블록은 내부 안티와인드업이 있는 이산시간 PI 제어 또는 연속시간 PI 제어를 구현합니다. 다음 그림은 내부 안티와인드업이 있는 제어기의 등가 회로를 보여줍니다.

방정식

블록은 다음과 같이 역방향 오일러 이산화 방법을 사용하여 제어 신호를 계산합니다.

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

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

여기서 각각은 다음과 같습니다.

• u는 제어 신호입니다.

• K_p는 비례 이득 계수입니다.

• e는 오차 신호입니다.

• K_i는 적분 이득 계수입니다.

• T_s는 샘플링 주기입니다.

• A는 포화의 하한입니다.

• B는 포화의 상한입니다.

예제

48V 스타터 발전기의 에너지 평형

An interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) used as a starter/generator in a simplified 48V automotive system. The system contains a 48V electric network and a 12V electric network. The internal combustion engine (ICE) is represented by basic mechanical blocks. The IPMSM operates as a motor until the ICE reaches the idle speed and then it operates as a generator. The IPMSM supplies power to the 48V network, which contains the R3 power consumer. The 48V network supplies power to the 12V network which has two consumers: R1 and R2. The total simulation time (t) is 0.5 seconds. At t = 0.05 seconds, the ICE turns on. At t = 0.1 seconds, R3 switches on. At t = 0.3 seconds, R2 switches on and increases the load on the 12V electric network. The EM Controller subsystem includes a multi-rate PI-based cascade control structure which has an outer voltage-control loop and two inner current-control loops. The task scheduling in the Control subsystem is implemented as a Stateflow® state machine. The DCDC Controller subsystem implements a simple PI controller for the DC-DC Buck converter, which feeds the 12V network. The Scopes subsystem contains scopes that allow you to see the simulation results.

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병렬 HEV에서 IPMSM 토크 제어

이 예제에서는 단순화된 병렬 하이브리드 전기차(HEV)를 보여줍니다. IPMSM(내부 영구 자석 동기기)과 ICE(내연 기관)는 차량에 추진력을 제공합니다. IPMSM은 모터 모드와 발전기 모드 모두에서 작동합니다. 차량 변속기와 차동 기어는 고정 비율 기어 감속 모델을 사용하여 구현됩니다. Vehicle Controller 서브시스템은 드라이버 입력값을 토크 명령으로 변환합니다. 차량 제어 전략은 Stateflow® 상태 머신으로 구현됩니다. ICE Controller 서브시스템은 내연 기관의 토크를 제어합니다. Drive Controller 서브시스템은 IPMSM의 토크를 제어합니다. Scopes 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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직렬-병렬 HEV에서 IPMSM 토크 제어

이 예제에서는 단순화된 직렬-병렬 하이브리드 전기차(HEV)를 보여줍니다. IPMSM(내부 영구 자석 동기기)과 ICE(내연 기관)는 차량에 추진력을 제공합니다. ICE는 또한 전기 발전기를 사용하여 주행 중에 고전압 배터리를 충전합니다. 차량 변속기와 차동 기어는 고정 비율 기어 감속 모델을 사용하여 구현됩니다. Vehicle Controller 서브시스템은 드라이버 입력값을 토크 명령으로 변환합니다. 차량 제어 전략은 Stateflow® 상태 머신으로 구현됩니다. ICE Controller 서브시스템은 내연 기관의 토크를 제어합니다. Generator Controller 서브시스템은 전기 발전기의 토크를 제어합니다. Drive Controller 서브시스템은 IPMSM의 토크를 제어합니다. Scopes 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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스위치 릴럭턴스 머신 속도 제어

이 예제에서는 SRM(스위치 릴럭턴스 머신) 기반 전기 드라이브의 회전자 속도를 제어하는 방법을 보여줍니다. DC 전압원이 제어된 3-암 브리지를 통해 SRM에 전력을 공급합니다. 정방향 및 역방향 회전을 모두 달성하기 위해 이 예제에서는 속도 오차를 사용하여 컨버터 턴온 및 턴오프 각을 조정합니다.

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포트

입력

e — 오차 신호

스칼라

오차 신호 e(k)로, 기준 신호 r(k)와 측정 신호 y(k) 간의 차분으로 얻어집니다.

데이터형: single | double

Reset — 적분기 이득 재설정

스칼라

적분기에 대한 외부 재설정(상승 에지) 신호입니다.

데이터형: single | double

출력

u — 제어 신호

스칼라

제어 신호 u(k)입니다.

데이터형: single | double

파라미터

비례 이득 — K_p

1 (디폴트 값) | 양의 스칼라

PI 제어기의 비례 이득 K_p입니다.

적분 이득 — K_i

1 (디폴트 값) | 양의 스칼라

PI 제어기의 적분 이득 K_i입니다.

포화 상한 — B

5 (디폴트 값) | 포화 하한 파라미터의 값보다 큰 스칼라

PI 제어기의 출력 상한 B입니다.

포화 하한 — A

-5 (디폴트 값) | 스칼라

PI 제어기의 출력 하한 A입니다.

적분기 초기 조건 — 초기 적분기 값

0 (디폴트 값) | 스칼라

시뮬레이션 시작 시간에서의 적분기 값입니다.

샘플 시간(상속된 경우 -1) — 블록 샘플 시간

-1 (디폴트 값) | 0 | 양의 스칼라

연속적인 블록 실행 간의 시간입니다. 실행하는 동안 블록은 출력을 생성하고 필요한 경우 내부 상태를 업데이트합니다. 자세한 내용은 샘플 시간이란? 항목과 샘플 시간 지정하기 항목을 참조하십시오.

상속된 이산시간 동작의 경우, 이 파라미터를 -1로 설정합니다. 이산시간 동작의 경우, 이 파라미터를 양의 정수로 설정합니다. 연속시간 동작의 경우, 이 파라미터를 0으로 설정합니다.

이 블록이 연속 동작과 이산 동작 간의 전환을 지원하는 마스크 처리된 서브시스템 또는 Variant 서브시스템에 있는 경우, 블록의 연속 구현과 이산 구현 사이를 올바르게 전환할 수 있도록 이 파라미터를 승격하십시오. 자세한 내용은 Promote Block Parameters on a Mask 항목을 참조하십시오.

참고 문헌

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

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2017b에 개발됨

R2025a: 연속시간 시뮬레이션 지원

PI Controller with Integral Anti-Windup (Discrete or Continuous) 블록은 이제 연속시간 시뮬레이션을 지원합니다. 연속시간 동작의 경우 샘플 시간 파라미터를 0으로 설정하십시오(상속된 경우 -1로 설정).

참고 항목

블록

• PI Controller (Discrete or Continuous)

도움말 항목

• Promote Block Parameters on a Mask