モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4...
TRANSCRIPT
![Page 1: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/1.jpg)
1 © 2013 The MathWorks, Inc.
モーター・モーション制御
モデルベースデザイン実践
「プラントモデリング」編
MathWorks Japan
アプリケーションエンジニアリング部
アプリケーションエンジニア
福井 慶一
![Page 2: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/2.jpg)
2
目標速度 負荷制御
モーター・モーション制御とは?
駆動回路 モーター 負荷
モーター制御 モーターの状態
(電流、速度、位置)
負荷の状態
(速度、位置)
制御指令
制御信号
制御
電気 機械 熱
負荷の動き(速度、位置)を意図した通りに制御
![Page 3: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/3.jpg)
3
モーター・モーション制御に対するニーズ・トレンド
低コスト化 センサレス制御、
安価なマイコンの採用
過負荷・過電流保護、
自動診断
品質・安全性向上 開発期間短縮 タイムリーな製品市場投入
電動化の普及・拡大 HEV/PHV、FA、プラント、
家電、空調、鉄道、等
省エネ化・高効率化・ 省スペース化 先進的なモーター/インバータ
駆動技術
制御の高精度化・ 高機能化 自動パラメータ調節
振動・騒音抑制
多軸同期制御
![Page 4: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/4.jpg)
4
モデルベースデザイン(MBD)が
皆様の課題・ニーズの解決に貢献します
統合テスト(実機)
システムレベル設計(モデル)
制御 電気 機械
テスト&検証
研究課題、要求仕様書
システム性能評価(モデル・実機)
組み込み
コード生成
高精度・高機能な
コントローラを設計
[講演.1] 制御設計編
実機の挙動を模擬した
プラントモデルを作成
[講演.2] プラントモデリング編
モデルを活用し、早期段階で制御システムを作り込む
RCP/HIL
コントローラモデルから
組込みコード生成
[講演.4] 組み込みコード生成編
リアルタイムHWを使って
すぐに制御実験
[講演.3] リアルタイムテスト編
![Page 5: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/5.jpg)
6
本講演のテーマ
駆動回路、モーター、負荷のプラントモデルをテーマに、
機械、電気、熱での課題を考え、
MATLAB製品を使った解決案を紹介します。
駆動回路 モーター 負荷
機械 熱 電気
![Page 6: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/6.jpg)
7
SimscapeTM
Sim
Po
we
rSy
ste
ms
TM
Sim
Me
ch
an
ics
TM
Sim
Hy
dra
uli
cs
®
熱
電気 機械
2 1
3
Sim
Dri
ve
lin
eT
M
Sim
Ele
ctr
on
ics
®
本講演で使用するキー製品
物理モデリングツール
ベース
製品
![Page 7: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/7.jpg)
8
アジェンダ
機械
熱
電気
電気
機械
モーター
負荷
駆動回路
![Page 8: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/8.jpg)
9
モーター制御方法の検討には、モーターモデル
が必要。どのように作れば良いか?
課題.1
?
モーター
電気
機械
![Page 9: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/9.jpg)
10
詳細度:低
モーターの着目したい挙動に応じて、
必要な詳細度のモデルを作成する。
解決案
詳細度:高
電圧 速度
簡易式で近似 理想モデル 非線形モデル
![Page 10: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/10.jpg)
11
3相モーターの速度制御モデルを作成し、
目標速度に追従することを確認する。
例題.1
制御器
(電流、速度制御) モーターの状態
(電流、速度)
3相モーター 理想インバーター
3相電圧 va , vb , vc
目標速度
![Page 11: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/11.jpg)
12
DCモーター 永久磁石
同期モーター 誘導モーター ステッピング
モーター
スイッチド
リラクタンス
モーター
SimPowerSystemsTM 様々な理想モーターモデルを提供
3相モーターを選定する。 Step.1
![Page 12: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/12.jpg)
13
電気系パラメータ
3相モーターのパラメータを設定する。
回転子 (永久磁石)
固定子 (3相巻線)
機械系パラメータ
相抵抗 R [Ω]
相インダクタンス L [H]
極対数 p
イナーシャ J [kg.m2]
粘性摩擦 B [N.m.s]
誘起電圧定数 Ke [V_peak/rpm]
A相
B相
C相 A相
B相
C相
A
B
C
Step.2
![Page 13: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/13.jpg)
14
電気 機械
電圧、電流 位置、速度、トルク
3相モーターに、電圧、負荷トルクを入力する。 Step.3
m
A
B
C
Tm
Permanent Magnet Synchronous Machine
Tm
Group 1
Signal Builder
s
- +
s
- +
s
- +
1
vs_a
2
vs_b
3
vs_c
4
is_a 5
is_b 6
is_c
<Stator current is_a (A)>
<Stator current is_b (A)>
<Stator current is_c (A)>
1
Te
2
wm
3
thetam
<Electromagnetic torque Te (N*m)>
<Rotor speed wm (rad/s)>
<Rotor angle thetam (rad)>
負荷トルク
A相
電圧
モータートルク
モーター速度
A相電流
C相電流
B相電流
3相
モーター
B相
電圧
C相
電圧
理想
インバーター
モーター位置
![Page 14: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/14.jpg)
15
制御器を接続し、目標速度を入力する。 Step.4
wm_ref
p thetae (rad)
wt
Iabc
wm_error
Vabc
Controller
Te
wm (rad/s)
Iabc (A)
Te (Nm)
m
A
B
C
Tm
Permanent Magnet Synchronous Machine
Tm
Group 1
Signal Builder
制御器
(速度、電流制御)
目標速度
3相
モーター
s
- +
s
- +
s - +
理想
インバーター
負荷トルク
![Page 15: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/15.jpg)
16
3相モーター速度制御 デモ
3相モーター
電気 機械
制御器
PID + - +
制御
wm_ref
wm
![Page 16: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/16.jpg)
19
モーターモデルのパラメータが不明だが、
実機の挙動に合わせ込みたい場合は?
問題点
モデル
実機
t [sec]
N [rpm]
(例)回転数の時間応答
![Page 17: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/17.jpg)
20
「実験データ+最適化ツール」を使い、
モーターモデルのパラメータを合わせ込む。
解決案
最適化ツール
Simulink Design OptimizationTM
1. 実験データをインポート
2. 推定パラメータを設定
3. 推定作業を実行
4. 推定結果を検証
0.2
モデル
実機
t [sec]
N [rpm]
(例)回転数の時間応答
![Page 18: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/18.jpg)
21
「3相モーターモデルのパラメータ推定」
具体的な手順は、下記Webinarをご視聴下さい。
Parameterizing and Verifying a PMSM-type Electric Drive Model
https://www.mathworks.co.jp/company/events/conferences/automotive-conference-
michigan/2012/videos/07-mathworks-universityofmichigan.html
![Page 19: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/19.jpg)
22
3相モーター
「モーター」のまとめ
モーターモデルにより、モーター制御方法、
パラメータ変更時の動作を検討しやすい。
電気 機械
制御器
S1
S2 S3
PID + -
if (..)
x = …
else
x =
+
制御
![Page 20: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/20.jpg)
23
アジェンダ
機械
熱
電気
電気
機械
モーター
負荷
駆動回路
![Page 21: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/21.jpg)
24
負荷のモーション制御の検討には、負荷
モデルが必要。どのように作れば良いか?
課題.2
モーター 負荷
?
機械 電気
![Page 22: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/22.jpg)
25
詳細度:低 詳細度:高
負荷の着目したい挙動に応じて、
必要な詳細度のモデルを作成する。
解決案
t [sec]
Tm [Nm]
理想負荷 要求トルク 非線形負荷
![Page 23: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/23.jpg)
26
代表的なモーター駆動機構を取り上げ、
負荷モデルの作成方法を考える。
例題.2
慣性体
巻き取り
ボールねじ
回転
回転
並進
ベルトコンベアー
回転 並進
回転
回転
並進
例.1 例.2
例.3 例.4
![Page 24: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/24.jpg)
27
機械部品の組合せで、モデル化作業を軽減。
回転
基本要素
並進
基本要素
マス
バネ
ダンパ
信号源
センサ
イナーシャ
バネ
ダンパ
信号源
センサ
動力伝達
要素
ベルト
プーリー
ラック
ピニオン
ウォーム
ギア
Tips
Sim
Dri
velin
eT
M
Sim
scap
eT
M
ロープ
ドラム
送りねじ
![Page 25: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/25.jpg)
28
慣性体
回転 概略図
モデル
例.1
モーター 負荷 イナーシャ
![Page 26: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/26.jpg)
31
概略図
モデル
回転 並進
回転
ベルトの
伸縮 負荷
モーター
機械 電気
ワーク
プーリー
ベルトコンベアー 例.4
ベルトプーリー
プーリーの半径、イナーシャ、摩擦
ベルトの単位長さ辺りの重量
![Page 27: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/27.jpg)
32
負荷部分にねじれが生じるとき、モーター
速度制御に及ぼす影響を確認する。
例題.3
負荷
回転
ねじり振動
「例.1」の慣性体
制御器
(電流、速度制御) モーターの状態
(電流、速度)
モーター 理想インバーター
目標速度
3相電圧 va , vb , vc
![Page 28: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/28.jpg)
33
ねじれを考慮した負荷モデルを作成する。
回転
ねじれ無し
回転
ねじれ有り
Step.1
![Page 29: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/29.jpg)
34
Load
s
- +
s
- +
s
- +
p
Pole pairs
wm_ref
wt
Iabc
wm_error
Vabc
Controller
m
S
A
B
C
Permanent Magnet Synchronous Machine
wm
Te
<Rotor speed wm (rad/s)>
Iabc
速度制御器
(ベクトル制御) 目標速度
3相
モーター 理想
インバーター
負荷
[1] ねじれ無し
[2] ねじれ有り
3相モーターに、負荷モデルを接続し、
モーター速度制御に及ぼす影響を確認する。
Step.2
ねじれ 有 り
ねじれ 無 し
![Page 30: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/30.jpg)
35
負荷込みモーター速度制御 デモ
機械
負荷 3相モーター
電気
制御器
+
制御
+ PID + -
wm_ref
wm
![Page 31: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/31.jpg)
39
「負荷」のまとめ
モーターに負荷モデルを接続することで、
モーター制御に与える影響を検討しやすい。
機械
負荷 3相モーター
電気
制御器
S1
S2 S3
PID + -
if (..)
x = …
else
x =
+
制御
+
![Page 32: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/32.jpg)
40
アジェンダ
機械
熱
電気
電気
機械
モーター
負荷
駆動回路
![Page 33: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/33.jpg)
41
駆動回路の放熱設計も重要。半導体素子の
温度上昇モデルをどのように作れば良いか?
課題.3
?
駆動回路 モーター 負荷
機械 電気 熱
![Page 34: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/34.jpg)
42
半導体素子(IGBTなど)の電力損失に伴い、
素子が温度上昇するモデルを作成する。
解決案
+ +
C
半導体素子
(電気回路モデル)
1
熱
温度上昇
(熱回路モデル)
3
冷却
電圧
電力
Pon Poff
Pss
ON
OFF
電気
損失特性データ
(半導体メーカー提供)
2
電流 OFF
![Page 35: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/35.jpg)
43
モーター速度制御時に、半導体素子の
電力損失に伴う、温度上昇を確認する。
例題.4
負荷
回転
ねじり振動
「例.1」の慣性体
制御器
(電流、速度制御) モーターの状態
(電流、速度)
モーター インバーター
目標速度
![Page 36: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/36.jpg)
44
(※) Half-bridge IGBT with Loss Calculationモデルの入手先
http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/36158-loss-calculation-in-a-3-phase-3-level-inverter-using-
simpowersystems-and-simscape
半導体素子モデル(スイッチング素子モデル)
を使い、インバーターを作成する。
C
Step.1
半導体素子
(電気回路モデル) 1 A 2 B 3 C
7 Vdc+
8 Vdc-
+
-
A
H
G
mMod1
+
-
A
H
G
mMod2
+
-
A
H
G
mMod3
6 H3 5
H2
4 H1
1 G G3
G1
G2
ゲート信号
(6個)
熱ポート
Vdc
va vb vc
DC
電圧
3相
電圧
1
![Page 37: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/37.jpg)
45
半導体素子の損失特性データを読み取り、
半導体素子モデルに設定する。
Step.2
ターンオン
損失
Pon
導通損失
Pss
ターンオフ
損失
Poff
損失特性データ
(半導体メーカー提供)
2
あああ
電圧
電力
Pon Poff
Pss
ON
OFF
電気
電流 OFF
![Page 38: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/38.jpg)
46
半導体素子にヒートシンクを接続し、冷却風
を当てて放熱する様子を、図で考える。
Step.3
熱
温度上昇
(熱回路モデル)
3
冷却風
冷却風
断面図
周囲温度
(冷却風温度) Tair
接合温度
TJunction
ケース温度
Tcase
ヒートシンク温度
Theatsink
![Page 39: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/39.jpg)
47
熱容量 Cc[J/K]
( ケース )
B
A
熱抵抗 Rcs[K/W]
( ケース・ヒートシンク 間 )
熱容量 Cs[J/K]
( ヒートシンク )
B
A
熱抵抗 Rjc[K/W]
( ジャンクション・ケース 間 )
( B
A
熱抵抗 Rsa[K/W]
ヒートシンク・ 外気間)
B A S
温度源
Ta S
SL-to-PS
1
周囲温度 T_air[K]
T B A
温度 センサ
Tsink S
PS-to-SL
1
温度 T_heatsink[K]
( ヒートシンク)
熱容量 Cj[J/K]
( ジャンクション )
B A S
消費電力
S PS 2
IGBT 消費電力 P[W]
半導体素子の電力損失に伴う温度上昇モデル
を、熱回路モデルを使って作成する。
TJunction
Tcase
Theatsink
Tair
TJunction
Tcase
Theatsink
Tair
Step.4
冷却風
+
-
A
H
G
Half-bridge IGBT with Loss Calculation
周囲温度
T
H
ヒートシンク
Tair
![Page 40: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/40.jpg)
48
速度制御器
(ベクトル制御) 目標速度
3相
モーター
インバーター
m
S
A
B
C
PMSM
Load
p
Pole pairs
<Rotor speed wm (rad/s)>
Iabc
wm_ref
ねじれ 有 り
ねじれ 無 し
A
B
C
Vdc+
Vdc-
H1
H2
H3
G
Three-Phase Inverter
with loss
300 Vdc
Uref P
PWM
Generator
40
Temp. Ambient (C)
Ta
H1
H2
H3
Heat Sink
Thermal Model
wt
Iabc
error
Vabc_mod
Controller
負荷
ヒートシンク
PWM
発生器
インバータ、PWM発生器、ヒートシンクを
接続する。
Step.5
![Page 41: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/41.jpg)
49
負荷込みモーター速度制御時の、
半導体素子の電力損失、温度上昇
デモ
機械
負荷
電気
+
制御
+
制御器
PID + -
wm_ref
wm
3相モーター 駆動回路
+
熱
![Page 42: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/42.jpg)
52
「駆動回路」のまとめ
モーター制御動作時に、半導体素子の電力
損失に伴う温度上昇を見積もることができる。
機械
負荷
電気
+
制御
+
制御器
PID + -
wm_ref
wm
3相モーター 駆動回路
+
熱
![Page 43: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/43.jpg)
53
制御と絡めたマルチドメイン(機械、電気、熱)の
システム検証で、MATLAB製品をご活用下さい。
まとめ
駆動回路 モーター 負荷
機械 熱 電気
駆動回路、モーター、負荷のプラントモデルをテーマに、
機械、電気、熱での課題を考え、
MATLAB製品を使った解決案を紹介しました。
![Page 44: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/44.jpg)
54
以上、「プラントモデリング編」でした。
統合テスト(実機)
システムレベル設計(モデル)
制御 電気 機械
テスト&検証
研究課題、要求仕様書
RCP/HIL
システム性能評価(モデル・実機)
組み込み
コード生成
高精度・高機能な
コントローラを設計
[講演.1] 制御設計編
実機の挙動を模擬した
プラントモデルを作成
[講演.2] プラントモデリング編
コントローラモデルから
組込みコード生成
[講演.4] 組み込みコード生成編
リアルタイムHWを使って
すぐに制御実験
[講演.3] リアルタイムテスト編
モデル活用し、早期段階で制御システムを作り込む
![Page 45: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/45.jpg)
55
次は、「リアルタイムテスト編」です。
統合テスト(実機)
システムレベル設計(モデル)
制御 電気 機械
テスト&検証
研究課題、要求仕様書
RCP/HIL
システム性能評価(モデル・実機)
組み込み
コード生成
高精度・高機能な
コントローラを設計
[講演.1] 制御設計編
実機の挙動を模擬した
プラントモデルを作成
[講演.2] プラントモデリング編
コントローラモデルから
組込みコード生成
[講演.4] 組み込みコード生成編
リアルタイムHWを使って
すぐに制御実験
[講演.3] リアルタイムテスト編
モデル活用し、早期段階で制御システムを作り込む
![Page 46: モーター・モーション制御 モデルベースデザイン実践 ......4 モデルベースデザイン(MBD)が 皆様の課題・ニーズの解決に貢献します](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022052007/601b1a09da5f4a41b758bb87/html5/thumbnails/46.jpg)
56
ご清聴ありがとうございました
© 2013 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered
trademarks of The MathWorks, Inc. See www.mathworks.com/trademarks
for a list of additional trademarks. Other product or brand names may be
trademarks or registered trademarks of their respective holders.