제어 시스템 엔지니어는 플랜트 모델링부터 제어 알고리즘 및 감독 논리의 설계와 조정을 비롯해 자동 코드 생성, 시스템 검증, 확인 및 테스트를 통한 배포에 이르는 개발의 모든 단계에서 MATLAB 및 Simulink를 사용합니다. MATLAB 및 Simulink는 다음을 제공합니다.
- 플랜트 동특성 모델링, 제어 알고리즘 설계, 폐루프 시뮬레이션 실행을 위한 멀티도메인 블록 다이어그램 환경
- 시스템 식별 또는 물리 모델링 툴을 사용한 플랜트 모델링
- 시간 영역 및 주파수 영역에서 오버슈트, 상승 시간, 위상 여유, 이득 여유, 기타 성능 및 안정성 특성을 분석하기 위한 사전 구축된 함수 및 대화형 방식 툴
- 근궤적, 보드 다이어그램, LQR, LQG, 강인 제어, 모델 예측 제어, 기타 설계 및 분석 기법
- PID, 이득 스케줄링, 임의 SISO 및 MIMO 제어 시스템의 자동 조정
- 강화 학습, 능동 외란 제거 제어, 모델 참조 적응형 제어, 기타 데이터 주도 및 AI 기반 제어 알고리즘
- 스케줄링, 모드 전환, FDIR(결함 감지, 격리 및 복구)을 수행하기 위한 감독 논리의 모델링, 설계 및 시뮬레이션
플랜트 동특성 모델링 및 시뮬레이션
MATLAB 및 Simulink를 사용하여 정확한 플랜트 모델을 구축할 수 있습니다. 지원되는 다양한 모델링 접근법을 사용하여 플랜트의 복잡한 동특성을 기술하고 플랜트의 각 컴포넌트에 가장 적합한 접근법을 사용하여 시스템 수준 플랜트 모델을 생성할 수 있습니다.
물리 모델링 툴을 사용하여 기본 제1원리 방정식을 도출하지 않고 복잡한 멀티도메인 플랜트 모델을 생성할 수 있습니다. Simscape 모델은 물리 시스템의 구조와 일치하는 레이아웃을 가집니다. 전기, 기계, 유체 및 기타 물리 영역의 컴포넌트를 네트워크에 연결하여 모델을 조립할 수 있습니다. 또는 모델의 세부 구조를 모르는 경우 AI 기반 기법을 비롯한 시스템 식별을 사용하여 입출력 데이터로부터 선형 및 비선형 플랜트 동특성을 추정할 수 있습니다. 전체 차수 고충실도 타사 툴을 사용하여 모델링된 컴포넌트의 AI 기반 차수 축소 모델을 생성할 수 있습니다.
피드백 보상기 설계 및 조정
폐루프 보상기를 분석하고 개발하며 오버슈트, 상승 시간 및 안정성 여유 등의 주요 성능 파라미터를 평가할 수 있습니다. 비선형 Simulink 모델을 트리밍하고 선형화할 수 있습니다. 또한 불확실성이 모델의 성능과 안정성에 미치는 효과를 모델링하고 분석할 수도 있습니다.
보드 플롯, 근궤적 및 기타 선형 제어 설계 기법을 활용하고 시뮬레이션 모델이나 테스트 하드웨어에서 PID 제어기를 자동으로 조정할 수 있습니다. 사전 구축된 툴을 통해 다변수 제어기를 자동으로 조정하고 모델 예측 제어, 강인 제어와 같은 고급 제어 전략을 활용할 수 있습니다. 최적화 방법을 통해 제어기 이득을 계산해 상승 시간 및 오버슈트 제약 조건을 충족할 수 있습니다.
AI 기반 및 기타 데이터 주도 제어 기법을 사용하여 복잡한 시스템의 성능을 개선할 수 있습니다. 복잡한 비선형 동역학을 해석적으로 도출하는 것이 불가능한 경우 데이터 주도 제어 알고리즘을 사용하여 변화하는 동역학 및 시나리오에 대해 학습하고 적응하는 제어기를 개발할 수 있습니다.
감독 논리 설계 및 시뮬레이션
제어기의 운영을 예약하고 시스템의 운영 모드를 제어하며 FDIR(결함 감지, 격리 및 복구)을 수행하는 제어 시스템의 감독 논리를 Stateflow를 사용하여 모델링하고 설계하며 시뮬레이션할 수 있습니다.
그래픽 편집기를 사용하여 논리를 상태 머신 또는 플로우 차트로 구축할 수 있습니다. 또한 상태 천이도, 플로우 차트, 상태 천이표 및 진리표를 비롯한 그래픽 형식 및 표 형식 표현을 결합하여 시스템이 이벤트, 시간 기반 조건 및 외부 입력 신호에 반응하는 방식을 모델링할 수 있습니다. 상태 다이어그램 애니메이션으로 모델의 활성 상태와 천이를 강조 표시하여 시뮬레이션 도중 시스템 거동을 시각화할 수 있습니다.
임베디드 제어기에 설계 배포
제어 시스템 알고리즘을 설계한 후에는 구현을 위해 미세 조정할 수 있습니다. 설계의 고정소수점 데이터형 속성을 사용자 지정하여 고정소수점 연산을 사용한 구현을 위해 준비할 수 있습니다. 폐루프 데스크탑 시뮬레이션에서 제어 알고리즘을 검증한 후 C, Structured Text 또는 HDL 코드를 자동으로 생성하여 프로덕션 마이크로컨트롤러, PLC 및 FPGA에 배포할 수 있습니다.
제어 시스템을 지속적으로 테스트하고 검증할 수 있습니다. 임베디드 제어기에서 제어 알고리즘을 실행하고 제어기에 연결된 타겟 컴퓨터에서 플랜트 모델을 실시간으로 실행하여 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트를 수행할 수 있습니다. 정형 검증 방법을 사용하여 제어 시스템을 추가로 검증하고 테스트할 수 있습니다.
