제품 및 서비스


주요 특징

  • PID, Gain scheduling, 임의 SISO 및 MIMO 제어 시스템의 자동 튜닝
  • 운용 지점 계산(트리밍) 및 모델 선형화
  • 시뮬레이션 데이터로 주파수 응답 예측
  • 변화하는 파라미터 및 운용 지점에 대한 배치 선형화
  • 시간 도메인 및 주파수 도메인 요구 사항 충족을 위한 보상기의 수치 최적화(Simulink Design Optimization™ 사용)
Simulink Control Design을 사용한 제어 시스템 설계 및 분석 Simulink(위)에서 모델링한 제어 시스템, PID 튜너 앱(왼쪽), 개방 루프 전달 함수의 보데 다이어그램(오른쪽)

제어 시스템 설계 및 튜닝

Simulink Control Design™을 사용하면 SISO 및 MIMO 설계 기술을 통해 Simulink®에서 모델링된 제어 시스템을 체계적으로 튜닝할 수 있습니다. 이 제품은 PID 제어기의 자동 튜닝, 근궤적 및 보드 플롯을 사용한 대화식 튜닝, 탈중앙화된 MIMO 아키텍처의 자동 튜닝을 포함한 제어 설계에 대한 여러 접근 방식을 지원합니다.


PID Controller 튜닝

Simulink Control Design은 Simulink PID Controller 블록을 위한 자동 게인 튜닝 기능을 제공합니다. 클릭 한 번으로 초기 PID Controller 튜닝을 수행할 수 있습니다. 제품은 Simulink 모델을 선형화하여 선형 플랜트 모델을 얻습니다. 모델이 PWM(pulse width modulation)과 같은 불연속으로 인해 0으로 선형화되는 경우 시스템 ID를 사용하여 시뮬레이션 입출력 데이터로부터 선형 플랜트 모델을 만들 수 있습니다(System Identification Toolbox™ 필요). 이 제품은 선형 플랜트 모델 및 고유의 튜닝 방식을 사용하여 원하는 폐루프 성능을 기준으로 PID 게인을 계산합니다. 초기 컨트롤러는 시스템 다이나믹스 분석에 기초하여 제안됩니다. 그런 다음 PID 튜너 앱의 응답 시간과 과도기 동작을 대화형으로 튜닝할 수 있습니다. 또한 PID 튜너 앱은 컨트롤러 동작 분석에 사용할 수 있는 몇 가지 플롯을 제공합니다. 예를 들어 스텝 레퍼런스 추적 플롯 및 개루프 보데(bode) 플롯을 사용하여 현재 설계와 초기 게인 값에 해당하는 설계의 성능을 비교할 수 있습니다.

Simulink ® 에서 모델링한 DC 모터용 PID 컨트롤러를 설계합니다. PID 컨트롤러 블록을 사용하여 폐루프 시스템을 만든 후 PID 튜너를 사용하여 PID 컨트롤러 블록의 게인을 튜닝합니다.
선형화할 수 없는 모델을 위한 PID 컨트롤러를 설계하십시오. 시스템 ID를 사용하여 시뮬레이션 입출력 데이터로부터 플랜트 모델을 식별합니다.

SISO 제어기 튜닝

Simulink Control Design은 Control System Toolbox™의 그래픽과 자동화된 튜닝 기능을 사용하여 Simulink에서 직접 SISO 제어 루프를 튜닝하기 위해 Control System Designer 앱을 제공합니다. 선형화가 가능한 Simulink에서 작성한 모든 제어 아키텍처를 사용할 수 있습니다. 튜닝 가능한 Simulink 블록에는 Gain, Transfer Function, Zero-Pole, State-Space 및 PID Controller가 있습니다. Simulink Control Design은 자동으로 튜닝된 블록에 대한 관련 제어 루프를 파악하고 Control System Designer 앱에 대한 사전 구성된 세션을 실행합니다.

두 개의 단계식 피드백 루프를 튜닝합니다

Control System Designer 앱을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 다중, 연속 또는 불연속 SISO 루프를 그래픽 방식으로 튜닝
  • 매개 변수를 튜닝하면서 루프 상호 작용 및 커플링 효과를 관찰
  • 전용 Robust Response Time PID 튜닝, Ziegler-Nichols PID 튜닝, IMC 설계 또는 LQG 설계와 같은 시스템 설계 알고리즘을 사용하여 보상기 설계를 계산합니다.
  • 제어 루프를 최적화하여 시간 도메인 및 주파수 도메인 설계 요구 사항(Simulink Design Optimization™ 필요)을 충족합니다.
  • PID 게인, 영-극점 게인 표현, Masked 블록을 포함한 Simulink 블록 매개 변수를 직접 튜닝
  • 참조 궤도와 같은 폐루프 응답 또는 모델의 일부에서 교란을 제거하는 제어 시스템의 능력을 검사
  • 전체 비선형 시스템에서 검증하기 위해 튜닝된 매개 변숫값을 Simulink 모델에 다시 기록

Control System Designer 앱 외에도 Control System Tuner 앱을 사용하여 Simulink에서 모델링된 SISO 컨트롤러를 튜닝할 수 있습니다. Control System Tuner 앱은 시간 도메인 및 주파수 도메인 요구 사항을 충족할 수 있게 자동으로 컨트롤러 파라미터를 튜닝합니다.


MIMO 제어기 튜닝

Simulink Control Design을 사용하면 Control System Tuner 앱을 통해 Simulink에서 모델링된 탈중앙화된 컨트롤러를 자동으로 튜닝할 수 있습니다. 툴박스를 사용하여 Simulink 모델의 선형화를 자동으로 계산하여 저장할 수 있습니다. Simulink Control Design은 Simulink 모델에서 지정된 제어 아키텍처의 튜닝 가능한 모델을 자동으로 생성합니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 튜닝되어야 하는 Simulink 모델 블록을 지정
  • 튜닝 요구 사항 지정
  • 필수 요구 사항(설계 제약 조건)을 충족하고 남은 요구 사항(목표)을 가장 잘 충족시킬 수 있도록 지정된 블록을 자동으로 튜닝
  • 비선형 시뮬레이션을 실행해 설계를 검증

이 접근 방식을 사용해 Simulink 블록을 사용해 모델링된 복잡한 다변수 컨트롤러를 자동으로 튜닝할 수 있습니다. 예를 들어 제어 시스템 아키텍처를 변경하지 않고 다중 루프 제어 시스템에서 내부 루프 및 외부 루프 PID 컨트롤러를 자동으로 튜닝할 수 있습니다.

증류탑을 위한 비동조화 컨트롤러를 설계합니다.

Gain scheduling 컨트롤러 튜닝

Gain scheduling은 비선형 또는 시변(Time-Varying) 플랜트 제어를 위한 선형 기술입니다. 이는 다양한 운용 조건의 플랜트의 선형 근삿값을 만들고 운용 조건에서의 컨트롤러 게인을 튜닝하고 플랜트의 운용 조건이 변경됨에 따라 컨트롤러 게인을 스케줄링하는 것과 관련됩니다. Simulink Control Design은 고정 구조 제어 시스템의 Gain schedule을 자동으로 산출하기 위한 툴을 제공합니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 다양한 운용 조건에서 Simulink 모델을 자동으로 트리밍 및 선형화
  • 컨트롤러 게인 곡면을 스케줄링 변수의 함수로 매개 변수화
  • 작동 범위 전반의 시스템을 나타내는 LPV(선형 파라미터 변화) 모델 구성
  • 추적 및 외란 제거 등의 튜닝 요구 사항 지정
  • 모든 작동 조건에서 튜닝 요구 사항을 충족할 수 있도록 자동으로 게인 곡면 계수를 튜닝
  • 게인 값이 튜닝된 컨트롤러를 구현하는 Simulink 조회 테이블 또는 보간 블록의 파라미터 업데이트
루프 3개 오토파일럿을 위해 원활한 Gain schedule을 생성합니다.


모델 트리밍

선형 제어 설계의 경우 일반적으로 비선형 모델의 다양한 설정값을 설명하기 위해 여러 동작점을 고려해야 합니다. Simulink Control Design은 모델 동작점 결정을 위한 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

이러한 동작점은 안정적인 상태에서 시뮬레이션을 초기화하는 데 사용하거나 선형화 및 제어 설계의 기반으로 사용할 수 있습니다.

비선형 항공기 모델을 트리밍 및 선형화하고 결과 선형 모델을 사용하여 피치 속도 댐퍼 컨트롤러를 설계합니다.

모델 선형화

Simulink Control Design을 통해 연속, 불연속 및 멀티레이트 Simulink 모델선형화할 수 있습니다. 그래픽 신호 주석을 사용하여 루프 오프닝과 선형화 입출력을 지정함으로써 전체 모델이나 모델의 일부, 또는 단일 블록이나 서브시스템을 선형화할 수 있습니다. 신호 주석은 개루프 및 폐루프 분석에 사용할 수 있습니다. 주석 및 분석은 비침입형이며 모델의 시뮬레이션 동작에 영향을 주지 않습니다.

Simulink Control Design은 선형화된 모델을 자동으로 계산하고 스텝 응답 플롯 또는 보드 다이어그램으로 결과를 시각화할 수 있게 합니다. 선형화된 Simulink 모델에 대한 각 블록의 영향을 시각화할 수 있도록 Linearization Inspector가 제공됩니다. 모델에서 원하는 수의 블록에 대한 선형 동작을 지정하여 결과를 미세 조정할 수 있습니다. 선형 동작은 행렬 게인 또는 LTI 모델로 지정할 수 있으며, 이를 통해 Stateflow® 차트 또는 펄스 폭 변조 신호 기반 시스템과 같은 불연속 또는 이벤트 기반 구성 요소를 포함한 Simulink 모델을 선형화할 수 있는 유연성이 제공됩니다.

Robust Control Toolbox™를 사용하면 전달 함수와 게인을 위한 불확실한 값을 모델에서 직접 지정하여 불확실한 선형 모델을 계산할 수 있습니다. 그 결과로 생성되는 불확실한 선형 모델은 불확실성이 제어 시스템의 안정성과 성능에 미치는 영향을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

이 모든 툴에는 배치 모드 트리밍 및 선형화를 위해 스크립트를 작성하는 명령 라인 API가 있습니다. 이러한 스크립트를 직접 쓰거나 그래픽 인터페이스에서 자동으로 MATLAB 코드를 생성할 수 있습니다.

스크립트를 만들어 Simulink ® 모델의 배치 모드 트리밍 및 선형화를 수행합니다.

모델 주파수 응답 계산

Simulink Control Design은 모델 주파수 응답의 시뮬레이션 기반 계산을 위한 툴을 제공합니다. 이러한 툴을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 선형화의 결과를 검증합니다.
  • 강력한 불연속성 또는 이벤트 기반 해석으로 설명된 모델 등과 같이 선형화 기술이 적절하지 않을 때 모델의 주파수 응답을 계산합니다.
  • 자극 신호 증폭이 비선형 시스템의 게인 및 위상 특성에 미치는 영향을 연구합니다.

Simulink Control Design을 사용하면 사인 스윕 또는 처프 신호와 같은 자극 신호를 구성하고, 시뮬레이션을 실행하고, 데이터를 수집하며, 모델의 주파수 응답을 계산 및 플로팅할 수 있습니다. 주파수 응답 계산에 사용되는 알고리즘은 시뮬레이션 시간을 최소화하고 Accelerator 및 Rapid Accelerator 모드를 지원하여 전체 연산을 가속하도록 고안되었습니다.

시뮬레이션을 사용하여 Simulink ® 모델의 주파수 응답을 측정합니다.