MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI-Controller-Benutzerhandbuch

Der PI-Regler ist ein weit verbreiteter Regelkreis zur Regelung eines Systems erster Ordnung. Die Grundfunktionalität eines PI-Reglers besteht darin, die Rückkopplungsmessung durchzuführen, um den Referenzeingang zu verfolgen. Der PI-Regler führt diese Aktion aus und steuert seinen Ausgang, bis der Fehler zwischen den Referenz- und Rückkopplungssignalen Null wird.

Es gibt zwei Komponenten, die zur Ausgabe beitragen: den Proportionalterm und den Integralterm, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Proportionalterm hängt nur vom Momentanwert des Fehlersignals ab, während der Integralterm vom aktuellen und vorherigen Wert eines Fehlers abhängt.

Abbildung 1. PI-Controller im kontinuierlichen Bereich

Wo,
y (t) = PI-Reglerausgang
e (t) = Referenz (t) – Rückmeldung (t) ist der Fehler zwischen Referenz und Rückmeldung
Um den PI-Regler im digitalen Bereich zu implementieren, muss er diskretisiert werden. Die diskretisierte Form des PI-Reglers basierend auf der Haltemethode nullter Ordnung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Abbildung 2. PI-Regler basierend auf der Zero-Order-Hold-Methode

Zusammenfassung

Funktionen (Stellen Sie eine Frage)
Der Speed ID IQ PI Controller verfügt über die folgenden Hauptmerkmale:

Berechnet den d-Achsen-Strom, den q-Achsen-Strom und die Motorgeschwindigkeit

Der PI-Regleralgorithmus wird jeweils für einen Parameter ausgeführt
Automatische Anti-Windup- und Initialisierungsfunktionen sind enthalten

Implementierung von IP Core in der Libero Design Suite (Stellen Sie eine Frage)
Der IP-Core muss im IP-Katalog der Libero SoC-Software installiert werden. Dies erfolgt automatisch über die IP-Katalog-Update-Funktion in der Libero SoC-Software, oder der IP-Core kann manuell aus dem Katalog heruntergeladen werden. Sobald der IP-Kern im IP-Katalog der Libero SoC-Software installiert ist, kann der Kern im SmartDesign-Tool konfiguriert, generiert und instanziiert werden, um ihn in die Libero-Projektliste aufzunehmen.

Gerätenutzung und Leistung

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In der folgenden Tabelle ist die Geräteauslastung aufgeführt, die für den Speed ID IQ PI Controller verwendet wird.
Tabelle 1. Auslastung des Speed ID IQ PI-Controllers

Wichtig:

Die Daten in der vorherigen Tabelle werden mit typischen Synthese- und Layouteinstellungen erfasst. Die CDR-Referenztaktquelle ist auf „Dediziert“ eingestellt, während andere Konfiguratorwerte unverändert bleiben.

Der Takt wird auf 200 MHz beschränkt, während die Timing-Analyse ausgeführt wird, um die Leistungszahlen zu erreichen.

1. Funktionsbeschreibung (Stellen Sie eine Frage)

In diesem Abschnitt werden die Implementierungsdetails des Speed ID IQ PI-Controllers beschrieben.
Die folgende Abbildung zeigt das Blockdiagramm auf Systemebene des Speed ID IQ PI-Reglers.
Abbildung 1-1. Blockdiagramm auf Systemebene des Speed ID IQ PI-Reglers

Notiz: Der Speed ID IQ PI-Regler führt einen PI-Regleralgorithmus für drei Größen aus: d-Achsen-Strom, q-Achsen-Strom und Motorgeschwindigkeit. Der Block ist darauf ausgelegt, die Auslastung der Hardware-Ressourcen zu minimieren. Der Block ermöglicht die Ausführung des PI-Regleralgorithmus für jeweils einen Parameter.

1.1 Anti-Windup und Initialisierung (Stellen Sie eine Frage)
Der PI-Regler verfügt über minimale und maximale Ausgangsgrenzen, um den Ausgang innerhalb praktischer Werte zu halten. Wenn ein Fehlersignal ungleich Null längere Zeit anhält, steigt der Integralanteil des Reglers weiter an und erreicht möglicherweise einen durch seine Bitbreite begrenzten Wert. Dieses Phänomen wird Integrator-Windup genannt und muss vermieden werden, um eine ordnungsgemäße dynamische Reaktion zu erzielen. Der PI-Regler IP verfügt über eine automatische Anti-Windup-Funktion, die den Integrator begrenzt, sobald der PI-Regler die Sättigung erreicht.

Bei bestimmten Anwendungen, wie z. B. der Motorsteuerung, ist es wichtig, den PI-Regler auf einen geeigneten Wert zu initialisieren, bevor er aktiviert wird. Durch die Initialisierung des PI-Reglers auf einen guten Wert werden ruckartige Vorgänge vermieden. Der IP-Block verfügt über einen Freigabeeingang zum Aktivieren oder Deaktivieren des PI-Reglers. Wenn deaktiviert, entspricht der Ausgang dem Einheiteneingang, und wenn diese Option aktiviert ist,
Die Ausgabe ist der berechnete PI-Wert.

1.2 Time-Sharing des PI-Controllers (Stellen Sie eine Frage)
Im Field Oriented Control (FOC)-Algorithmus gibt es drei PI-Regler für Geschwindigkeit, d-Achsen-Strom-ID und q-Achsen-Strom Iq. Der Eingang eines PI-Reglers hängt vom Ausgang des anderen PI-Reglers ab und wird daher sequentiell ausgeführt. Zu jedem Zeitpunkt ist nur eine Instanz des PI-Reglers in Betrieb. Anstatt drei separate PI-Regler zu verwenden, wird daher ein einziger PI-Regler für Geschwindigkeit, Id und Iq zeitlich geteilt, um die Ressourcen optimal zu nutzen.

Das Speed_Id_Iq_PI-Modul ermöglicht die gemeinsame Nutzung des PI-Reglers über die Start- und Fertigsignale für Speed, Id und Iq. Die Abstimmungsparameter Kp, Ki sowie die minimalen und maximalen Grenzen jeder Instanz eines Reglers können unabhängig über entsprechende Eingänge konfiguriert werden.

2. Parameter und Schnittstellensignale des Speed ID IQ PI-Reglers (Stellen Sie eine Frage)

In diesem Abschnitt werden die Parameter im GUI-Konfigurator des Speed ID IQ PI Controllers und die E/A-Signale erläutert.

2.1 Konfigurationseinstellungen (Stellen Sie eine Frage)
Die folgende Tabelle listet die Beschreibung der Konfigurationsparameter auf, die in der Hardware-Implementierung des Speed ID IQ PI-Controllers verwendet werden. Dabei handelt es sich um generische Parameter, die je nach Anforderung der Anwendung variiert werden können.

Tabelle 2-1. Konfigurationsparameter

2.2 Ein- und Ausgangssignale (Stellen Sie eine Frage)
In der folgenden Tabelle sind die Ein- und Ausgangsanschlüsse des Speed ID IQ PI-Controllers aufgeführt.

Tabelle 2-2. Ein- und Ausgänge des Speed ID IQ PI-Reglers

3. Zeitdiagramme (Stellen Sie eine Frage)

In diesem Abschnitt werden Zeitdiagramme des Speed ID IQ PI-Controllers erläutert.
Die folgende Abbildung zeigt das Zeitdiagramm des Speed ID IQ PI-Reglers.

Abbildung 3-1. Zeitdiagramm des Speed ID IQ PI-Reglers

4. Prüfstand

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Zum Verifizieren und Testen des Speed ID IQ PI-Controllers wird eine einheitliche Testbench verwendet, die als Benutzertestbench bezeichnet wird. Zur Überprüfung der Funktionalität des Speed ID IQ PI Controller IP steht eine Testbench zur Verfügung.

4.1 Simulation (Stellen Sie eine Frage)
Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie den Kern mit der Testbench simulieren:
1. Gehen Sie zur Registerkarte Libero SoC Catalog, erweitern Sie Solutions-MotorControl, doppelklicken Sie auf Speed ID IQ PI Controller und klicken Sie dann auf OK. Die mit der IP verknüpfte Dokumentation ist unter Dokumentation aufgeführt.

Wichtig: Wenn die Registerkarte „Katalog“ nicht angezeigt wird, navigieren Sie zu View > Menü Windows und klicken Sie auf Katalog, um es sichtbar zu machen.

Abbildung 4-1. Speed ID IQ PI Controller IP Core im Libero SoC-Katalog

2. Wählen Sie auf der Registerkarte „Stimulushierarchie“ die Testbench (speed_id_iq_pi_controller_tb.v) aus, klicken Sie mit der rechten Maustaste und klicken Sie dann auf „Präsynthetisches Design simulieren“ > „Interaktiv öffnen“.
Wichtig: Wenn Sie die Registerkarte „Stimulushierarchie“ nicht sehen, navigieren Sie zu View > Windows-Menü und klicken Sie auf Stimulus-Hierarchie, um es sichtbar zu machen.

Abbildung 4-2. Simulieren des Prä-Synthese-Designs

ModelSim öffnet sich mit der Testbench file, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Abbildung 4-3. ModelSim-Simulationsfenster

Wichtig: Wenn die Simulation aufgrund des in der .do. angegebenen Laufzeitlimits unterbrochen wird fileverwenden Sie den Befehl run -all, um die Simulation abzuschließen.

5. Revisionsverlauf (Stellen Sie eine Frage)

Der Revisionsverlauf beschreibt die Änderungen, die im Dokument vorgenommen wurden. Die Änderungen werden nach Revision aufgelistet, beginnend mit der aktuellsten Veröffentlichung.

Tabelle 5-1. Revisionsverlauf

Microchip FPGA-Unterstützung

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Die Microchip FPGA-Produktgruppe unterstützt ihre Produkte mit verschiedenen Supportdiensten, darunter Kundendienst,
Technisches Kundendienstzentrum, a webStandort und weltweite Vertriebsniederlassungen. Kunden wird empfohlen, die Online-Ressourcen von Microchip zu besuchen, bevor sie sich an den Support wenden, da ihre Fragen sehr wahrscheinlich bereits beantwortet wurden.

Wenden Sie sich über das Technical Support Center an webWebsite unter www.microchip.com/support. Geben Sie die Teilenummer des FPGA-Geräts an, wählen Sie die entsprechende Gehäusekategorie aus und laden Sie das Design hoch files beim Erstellen eines technischen Support-Falls. Wenden Sie sich für nicht technischen Produktsupport an den Kundendienst, z. B. Produktpreise, Produkt-Upgrades, Aktualisierungsinformationen, Bestellstatus und Autorisierung.

Rufen Sie aus Nordamerika die Nummer 800.262.1060 an.
Aus dem Rest der Welt rufen Sie 650.318.4460 an
Fax, von überall auf der Welt, 650.318.8044

Mikrochip-Informationen

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Der Mikrochip WebWebsite (Stellen Sie eine Frage)
Microchip bietet Online-Support über unsere webWebsite unter www.microchip.com/. Dies webWebsite wird verwendet, um files und Informationen für Kunden leicht zugänglich. Einige der verfügbaren Inhalte umfassen:

Produktsupport – Datenblätter und Errata, Anwendungshinweise und sampDateiprogramme, Designressourcen, Benutzerhandbücher und Hardware-Supportdokumente, neueste Softwareversionen und archivierte Software
Allgemeiner technischer Support – Häufig gestellte Fragen (FAQs), Anfragen zum technischen Support, Online-Diskussionsgruppen, Mitgliederliste des Microchip-Designpartnerprogramms
Geschäft von Microchip – Produktauswahl- und Bestellleitfäden, neueste Pressemitteilungen von Microchip, Auflistung von Seminaren und Veranstaltungen, Auflistung von Microchip-Vertriebsbüros, Distributoren und Fabrikvertretern

Benachrichtigungsservice für Produktänderungen

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Der Benachrichtigungsservice für Produktänderungen von Microchip hilft Kunden, die Produkte von Microchip auf dem Laufenden zu halten. Abonnenten erhalten E-Mail-Benachrichtigungen, wenn Änderungen, Aktualisierungen, Überarbeitungen oder Errata in Bezug auf eine bestimmte Produktfamilie oder ein Entwicklungstool von Interesse vorliegen.

Um sich zu registrieren, gehen Sie zu www.microchip.com/pcn und befolgen Sie die Registrierungsanweisungen.

Kundensupport (Stellen Sie eine Frage)

Benutzer von Microchip-Produkten können über mehrere Kanäle Unterstützung erhalten:

Vertriebshändler oder Vertreter
Lokales Verkaufsbüro
Ingenieur für eingebettete Lösungen (ESE)

Technische Unterstützung

Kunden sollten sich für Unterstützung an ihren Händler, Vertreter oder ESE wenden. Lokale Verkaufsbüros stehen den Kunden ebenfalls zur Verfügung. Eine Liste der Verkaufsbüros und Standorte finden Sie in diesem Dokument.

Technischen Support erhalten Sie über die webWebsite unter: www.microchip.com/support

Codeschutzfunktion von Microchip Devices (Stellen Sie eine Frage)

Beachten Sie die folgenden Details zur Codeschutzfunktion bei Microchip-Produkten:

Mikrochipprodukte erfüllen die in ihrem jeweiligen Mikrochip-Datenblatt enthaltenen Spezifikationen.

Microchip ist davon überzeugt, dass seine Produktfamilie sicher ist, wenn sie bestimmungsgemäß, innerhalb der Betriebsspezifikationen und unter normalen Bedingungen verwendet wird.
Microchip schätzt und schützt seine geistigen Eigentumsrechte aggressiv. Versuche, die Codeschutzfunktionen von Microchip-Produkten zu verletzen, sind streng verboten und können gegen das Digital Millennium Copyright Act verstoßen.
Weder Microchip noch ein anderer Halbleiterhersteller kann die Sicherheit seines Codes garantieren. Codeschutz bedeutet nicht, dass wir garantieren, dass das Produkt „unknackbar“ ist. Der Codeschutz entwickelt sich ständig weiter. Microchip ist bestrebt, die Codeschutzfunktionen unserer Produkte kontinuierlich zu verbessern.

Rechtliche Hinweise

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Diese Veröffentlichung und die darin enthaltenen Informationen dürfen nur mit Microchip-Produkten verwendet werden, einschließlich zum Entwerfen, Testen und Integrieren von Microchip-Produkten in Ihre Anwendung. Die Verwendung dieser Informationen auf andere Weise verstößt gegen diese Bedingungen. Informationen zu Geräteanwendungen werden nur zu Ihrer Bequemlichkeit bereitgestellt und können durch Updates ersetzt werden. Es liegt in Ihrer Verantwortung sicherzustellen, dass Ihre Anwendung Ihren Spezifikationen entspricht. Wenden Sie sich an Ihr örtliches Microchip-Vertriebsbüro, um zusätzlichen Support zu erhalten, oder erhalten Sie zusätzlichen Support unter www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

DIESE INFORMATIONEN WERDEN VON MICROCHIP „WIE BESEHEN“ BEREITGESTELLT. MICROCHIP GIBT KEINE ZUSICHERUNGEN ODER GARANTIEN JEGLICHER ART, WEDER AUSDRÜCKLICH NOCH STILLSCHWEIGEND, SCHRIFTLICH ODER MÜNDLICH, GESETZLICH ODER ANDERWEITIG, IN BEZUG AUF DIE INFORMATIONEN, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF STILLSCHWEIGENDE GARANTIEN DER NICHTVERLETZUNG, MARKTGÄNGIGKEIT UND EIGNUNG FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK ODER GARANTIEN IN BEZUG AUF IHREN ZUSTAND, IHRE QUALITÄT ODER LEISTUNG.

MICROCHIP HAFTET IN KEINEM FALL FÜR INDIREKTE, SPEZIELLE, STRAFENDE, ZUFÄLLIGE ODER FOLGESCHÄDEN, VERLUSTE, SCHÄDEN, KOSTEN ODER AUFWENDUNGEN JEGLICHER ART IM ZUSAMMENHANG MIT DEN INFORMATIONEN ODER IHRER VERWENDUNG, UNGEACHTET DEREN URSACHE, SELBST WENN MICROCHIP AUF DIE MÖGLICHKEIT HINGEWIESEN WURDE ODER DIE SCHÄDEN VORHERSEHBAR SIND. SOWEIT GESETZLICH ZULÄSSIG, ÜBERSTEIGT DIE GESAMTHAFTUNG VON MICROCHIP FÜR ALLE ANSPRÜCHE, DIE IN IRGENDEINER WEISE MIT DEN INFORMATIONEN ODER IHRER VERWENDUNG ZUSAMMENHÄNGEN, NICHT DEN SUMMEN DER GEBÜHREN, DIE SIE GEGEBENENFALLS DIREKT AN MICROCHIP FÜR DIE INFORMATIONEN BEZAHLT HABEN.

Die Verwendung von Microchip-Geräten in lebenserhaltenden und/oder sicherheitsrelevanten Anwendungen erfolgt ausschließlich auf Risiko des Käufers. Der Käufer verpflichtet sich, Microchip von allen Schäden, Ansprüchen, Klagen oder Kosten freizustellen, die sich aus einer solchen Verwendung ergeben. Sofern nicht anders angegeben, werden keine Lizenzen im Rahmen der geistigen Eigentumsrechte von Microchip übertragen, weder implizit noch anderweitig.

Handelsmarken

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Der Name und das Logo von Microchip, das Microchip-Logo, Adaptec, AVR, AVR-Logo, AVR Freaks, BesTime, BitCloud,
CryptoMemory, CryptoRF, dsPIC, flexPWR, HELDO, IGLOO, JukeBlox, KeeLoq, Kleer, LANCheck, LinkMD,
maXStylus, maXTouch, MediaLB, megaAVR, Microsemi, Microsemi-Logo, MOST, MOST-Logo, MPLAB, OptoLyzer,
PIC, picoPower, PICSTART, PIC32-Logo, PolarFire, Prochip Designer, QTouch, SAM-BA, SenGenuity, SpyNIC, SST,
SST Logo, SuperFlash, Symmetricom, SyncServer, Tachyon, TimeSource, tinyAVR, UNI/O, Vectron und XMEGA sind
eingetragene Marken von Microchip Technology Incorporated in den USA und anderen Ländern.

AgileSwitch, APT, ClockWorks, The Embedded Control Solutions Company, EtherSynch, Flashtec, Hyper Speed
Steuerung, HyperLight Load, Libero, motorBench, mTouch, Powermite 3, Precision Edge, ProASIC, ProASIC Plus,
ProASIC Plus-Logo, QuietWire, SmartFusion, SyncWorld, Temux, TimeCesium, TimeHub, TimePictra, TimeProvider,
TrueTime und ZL sind eingetragene Marken von Microchip Technology Incorporated in den USA

Adjacent Key Suppression, AKS, Analog für das digitale Zeitalter, Any Capacitor, AnyIn, AnyOut, Augmented Switching,
BlueSky, BodyCom, Clockstudio, CodeGuard, CryptoAuthentication, CryptoAutomotive, CryptoCompanion,
CryptoController, dsPICDEM, dsPICDEM.net, Dynamic Average Matching, DAM, ECAN, Espresso T1S,

EtherGREEN, GridTime, IdealBridge, In-Circuit Serial Programming, ICSP, INICnet, Intelligent Paralleling, IntelliMOS,
Inter-Chip-Konnektivität, JitterBlocker, Knob-on-Display, KoD, maxCrypto, maxView, memBrain, Mindi, MiWi, MPASM,
MPF, MPLAB-zertifiziertes Logo, MPLIB, MPLINK, MultiTRAK, NetDetach, Omniscient Code Generation, PICDEM,
PICDEM.net, PICkit, PICtail, PowerSmart, PureSilicon, QMatrix, REAL ICE, Ripple Blocker, RTAX, RTG4, SAM ICE, Serial Quad I/O, simpleMAP, SimpliPHY, SmartBuffer, SmartHLS, SMART-IS, storClad, SQI, SuperSwitcher ,
SuperSwitcher II, Switchtec, SynchroPHY, Total Endurance, Trusted Time, TSHARC, USBCheck, VariSense,
VectorBlox, VeriPHY, ViewSpan, WiperLock, XpressConnect und ZENA sind Marken von Microchip Technology

Eingetragen in den USA und anderen Ländern.
SQTP ist eine Dienstleistungsmarke von Microchip Technology Incorporated in den USA
Das Adaptec-Logo, Frequency on Demand, Silicon Storage Technology und Symmcom sind eingetragene Warenzeichen von Microchip Technology Inc. in anderen Ländern.
GestIC ist in anderen Ländern eine eingetragene Marke der Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG, einer Tochtergesellschaft der Microchip Technology Inc.
Alle anderen hier erwähnten Marken sind Eigentum der jeweiligen Unternehmen.
© 2023, Microchip Technology Incorporated und seine Tochtergesellschaften. Alle Rechte vorbehalten.
ISBN: 978-1-6683-2179-9

Qualitätsmanagementsystem

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Informationen zu den Qualitätsmanagementsystemen von Microchip finden Sie unter www.microchip.com/quality.

Weltweiter Vertrieb und Service

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Dokumente / Ressourcen

MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI-Controller [pdf] Benutzerhandbuch
v4.2 Speed ID IQ PI Controller, v4.2, Speed ID IQ PI Controller, IQ PI Controller, PI Controller, Controller

Verweise

Bedienungsanleitung