Guida per l'utente del controller Speed ID IQ PI MICROCHIP v4.2

Il controller PI è un controller ad anello chiuso ampiamente utilizzato per il controllo di un sistema del primo ordine. La funzionalità di base di un controller PI è effettuare la misurazione del feedback per tracciare l'ingresso di riferimento. Il controller PI esegue questa azione controllando la propria uscita fino a quando l'errore tra i segnali di riferimento e di feedback diventa zero.

Ci sono due componenti che contribuiscono all'output: il termine proporzionale e il termine integrale, come mostrato nella figura seguente. Il termine proporzionale dipende solo dal valore istantaneo del segnale di errore, mentre il termine integrale dipende dal valore presente e precedente di un errore.

Figura 1. Controller PI nel dominio continuo

Dove,
y (t) = uscita del controller PI
e (t) = riferimento (t) – feedback (t) è l'errore tra riferimento e feedback
Per implementare il controller PI nel dominio digitale, deve essere discretizzato. La forma discretizzata del controller PI basata sul metodo di mantenimento dell'ordine zero è mostrata nella figura seguente.

Figura 2. Controller PI basato sul metodo Zero Order Hold

Riepilogo

Funzionalità (fai una domanda)
Il controller Speed ID IQ PI presenta le seguenti caratteristiche principali:

Calcola la corrente dell'asse D, la corrente dell'asse Q e la velocità del motore

L'algoritmo del controller PI viene eseguito per un parametro alla volta
Sono incluse le funzioni automatiche anti-windup e di inizializzazione

Implementazione di IP Core in Libero Design Suite (fai una domanda)
L'IP core deve essere installato nel Catalogo IP del software Libero SoC. Ciò avviene automaticamente tramite la funzione di aggiornamento del catalogo IP nel software Libero SoC, oppure il core IP può essere scaricato manualmente dal catalogo. Una volta installato il core IP nel catalogo IP del software Libero SoC, il core può essere configurato, generato e istanziato all'interno dello strumento SmartDesign per l'inclusione nell'elenco dei progetti Libero.

Utilizzo e prestazioni del dispositivo

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La tabella seguente elenca l'utilizzo del dispositivo utilizzato per il controller Speed ID IQ PI.
Tabella 1. Utilizzo del controller Speed ID IQ PI

Importante:

I dati nella tabella precedente vengono acquisiti utilizzando le tipiche impostazioni di sintesi e layout. La sorgente dell'orologio di riferimento CDR è impostata su Dedicato con gli altri valori del configuratore invariati.

Il clock è vincolato a 200 MHz durante l'esecuzione dell'analisi dei tempi per ottenere i numeri delle prestazioni.

1. Descrizione funzionale (fai una domanda)

Questa sezione descrive i dettagli di implementazione del controller Speed ID IQ PI.
La figura seguente mostra lo schema a blocchi a livello di sistema del controller Speed ID IQ PI.
Figura 1-1. Diagramma a blocchi a livello di sistema del controller Speed ID IQ PI

Nota: Il controller Speed ID IQ PI esegue un algoritmo del controller PI per tre quantità: corrente dell'asse d, corrente dell'asse q e velocità del motore. Il blocco è progettato per ridurre al minimo l'utilizzo delle risorse hardware. Il blocco consente di eseguire l'algoritmo del controller PI per un parametro alla volta.

1.1 Anti-Windup e inizializzazione (fai una domanda)
Il controller PI ha limiti minimi e massimi di uscita per mantenere l'uscita entro valori pratici. Se un segnale di errore diverso da zero persiste per un lungo periodo, la componente integrale del controller continua ad aumentare e potrebbe raggiungere un valore limitato dalla sua larghezza di bit. Questo fenomeno è chiamato windup dell'integratore e deve essere evitato per avere una corretta risposta dinamica. Il controller PI IP dispone di una funzione anti-windup automatica, che limita l'integratore non appena il controller PI raggiunge la saturazione.

In alcune applicazioni, come il controllo motore, è importante inizializzare il controller PI su un valore adeguato prima di abilitarlo. L'inizializzazione del controller PI su un buon valore evita operazioni a scatti. Il blocco IP ha un ingresso di abilitazione per abilitare o disabilitare il controller PI. Se disabilitato, l'uscita è uguale all'ingresso dell'unità e quando questa opzione è abilitata,
l'output è il valore calcolato PI.

1.2 Condivisione del tempo del controller PI (fai una domanda)
Nell'algoritmo Field Oriented Control (FOC), sono presenti tre controller PI per la velocità, l'ID della corrente dell'asse d e la Iq della corrente dell'asse q. L'ingresso di un controller PI dipende dall'uscita dell'altro controller PI e quindi vengono eseguiti in sequenza. In ogni istante, c'è solo un'istanza del controller PI in funzione. Di conseguenza, invece di utilizzare tre controller PI separati, un singolo controller PI viene condiviso nel tempo per Speed, Id e Iq per un utilizzo ottimale delle risorse.

Il modulo Speed_Id_Iq_PI consente la condivisione del controller PI attraverso i segnali di avvio e fine per ciascuno di Speed, Id e Iq. I parametri di ottimizzazione Kp, Ki e i limiti minimo e massimo di ciascuna istanza di un controller possono essere configurati in modo indipendente tramite gli ingressi corrispondenti.

2. Parametri del controller Speed ID IQ PI e segnali di interfaccia (fai una domanda)

Questa sezione illustra i parametri nel configuratore della GUI del controller Speed ID IQ PI e i segnali I/O.

2.1 Impostazioni di configurazione (fai una domanda)
La tabella seguente elenca la descrizione dei parametri di configurazione utilizzati nell'implementazione hardware del controller Speed ID IQ PI. Questi sono parametri generici e possono essere modificati in base ai requisiti dell'applicazione.

Tabella 2-1. Parametro di configurazione

2.2 Segnali di ingresso e uscita (fai una domanda)
La tabella seguente elenca le porte di ingresso e uscita del controller Speed ID IQ PI.

Tabella 2-2. Ingressi e uscite del controller Speed ID IQ PI

3. Diagrammi temporali (fai una domanda)

Questa sezione tratta i diagrammi temporali del controller Speed ID IQ PI.
La figura seguente mostra il diagramma temporale del controller Speed ID IQ PI.

Figura 3-1. Diagramma temporale del controller Speed ID IQ PI

4. Banco di prova

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Per verificare e testare il controller Speed ID IQ PI viene utilizzato un banco di prova unificato chiamato banco di prova utente. Il banco di prova viene fornito per verificare la funzionalità dell'IP del controller Speed ID IQ PI.

4.1 Simulazione (fai una domanda)
I passaggi seguenti descrivono come simulare il core utilizzando il testbench:
1. Andare alla scheda Libero SoC Catalog, espandere Solutions-MotorControl, fare doppio clic su Speed ID IQ PI Controller, quindi fare clic su OK. La documentazione associata all'IP è elencata in Documentazione.

Importante: se non vedi la scheda Catalogo, vai a View > menu Windows e fai clic su Catalogo per renderlo visibile.

Figura 4-1. Speed ID IQ PI Controller IP Core nel catalogo Libero SoC

2. Nella scheda Stimulus Hierarchy, selezionare il testbench (speed_id_iq_pi_controller_tb.v), fare clic con il pulsante destro del mouse e quindi fare clic su Simulate Pre-Synth Design > Open Interactively.
Importante: se non vedi la scheda Gerarchia degli stimoli, vai a View > menu Windows e fare clic su Stimulus Hierarchy per renderlo visibile.

Figura 4-2. Simulazione del design di pre-sintesi

ModelSim si apre con il banco di prova file, come mostrato nella figura seguente.

Figura 4-3. Finestra di simulazione ModelSim

Importante: Se la simulazione viene interrotta a causa del limite di tempo di esecuzione specificato nel file .do file, utilizzare il comando run -all per completare la simulazione.

5. Cronologia delle revisioni (fai una domanda)

La cronologia delle revisioni descrive le modifiche implementate nel documento. Le modifiche sono elencate per revisione, a partire dalla pubblicazione più recente.

Tabella 5-1. Cronologia delle revisioni

Supporto FPGA per microchip

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Il gruppo di prodotti FPGA Microchip supporta i propri prodotti con vari servizi di supporto, tra cui il servizio clienti,
Centro di supporto tecnico clienti, a websito e uffici vendite in tutto il mondo. Si consiglia ai clienti di visitare le risorse online di Microchip prima di contattare l'assistenza poiché è molto probabile che le loro domande abbiano già ricevuto risposta.

Contattare il Centro di assistenza tecnica tramite il websito all'indirizzo www.microchip.com/support. Indicare il numero di parte del dispositivo FPGA, selezionare la categoria del case appropriata e caricare il design files durante la creazione di un caso di supporto tecnico. Contattare il servizio clienti per il supporto non tecnico del prodotto, come prezzi del prodotto, aggiornamenti del prodotto, informazioni sull'aggiornamento, stato dell'ordine e autorizzazione.

Dal Nord America, chiamare 800.262.1060
Dal resto del mondo, chiamare il 650.318.4460
Fax, da qualsiasi parte del mondo, 650.318.8044

Informazioni sul microchip

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Il microchip Websito (fai una domanda)
Microchip fornisce supporto online tramite il nostro websito www.microchip.com/. Questo webil sito è utilizzato per fare filee informazioni facilmente accessibili ai clienti. Alcuni dei contenuti disponibili includono:

Supporto al prodotto – Schede tecniche ed errata, note applicative e sampprogrammi, risorse di progettazione, guide per l'utente e documenti di supporto hardware, ultime versioni software e software archiviato
Supporto tecnico generale: domande frequenti (FAQ), richieste di supporto tecnico, gruppi di discussione online, elenco dei membri del programma dei partner di progettazione Microchip
Business di Microchip - Guide per la selezione e l'ordinazione dei prodotti, gli ultimi comunicati stampa di Microchip, elenco di seminari ed eventi, elenchi di uffici vendita, distributori e rappresentanti di fabbrica Microchip

Servizio di notifica di modifica del prodotto

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Il servizio di notifica delle modifiche ai prodotti di Microchip aiuta a mantenere i clienti aggiornati sui prodotti Microchip. Gli abbonati riceveranno una notifica via e-mail ogni volta che ci sono modifiche, aggiornamenti, revisioni o errata relativi a una specifica famiglia di prodotti o strumento di sviluppo di interesse.

Per registrarsi, andare su www.microchip.com/pcn e seguire le istruzioni per la registrazione.

Assistenza clienti (fai una domanda)

Gli utenti dei prodotti Microchip possono ricevere assistenza attraverso diversi canali:

Distributore o rappresentante
Ufficio Commerciale Locale
Ingegnere di soluzioni integrate (ESE)

Supporto tecnico

I clienti devono contattare il loro distributore, rappresentante o ESE per ricevere supporto. Sono disponibili anche uffici vendite locali per aiutare i clienti. Un elenco di uffici vendite e sedi è incluso in questo documento.

Il supporto tecnico è disponibile tramite websito all'indirizzo: www.microchip.com/support

Funzione di protezione del codice dei dispositivi Microchip (fai una domanda)

Si noti quanto segue in merito alla funzionalità di protezione del codice sui prodotti Microchip:

I prodotti Microchip soddisfano le specifiche contenute nella rispettiva scheda tecnica Microchip.

Microchip ritiene che la sua famiglia di prodotti sia sicura se utilizzata nel modo previsto, nel rispetto delle specifiche operative e in condizioni normali.
Microchip apprezza e protegge in modo aggressivo i suoi diritti di proprietà intellettuale. I tentativi di violare le funzionalità di protezione del codice del prodotto Microchip sono severamente vietati e possono violare il Digital Millennium Copyright Act.
Né Microchip né alcun altro produttore di semiconduttori può garantire la sicurezza del suo codice. La protezione del codice non significa che stiamo garantendo che il prodotto sia "indistruttibile". La protezione del codice è in continua evoluzione. Microchip si impegna a migliorare costantemente le funzionalità di protezione del codice dei nostri prodotti.

Note legali

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Questa pubblicazione e le informazioni qui contenute possono essere utilizzate solo con i prodotti Microchip, anche per progettare, testare e integrare i prodotti Microchip con la vostra applicazione. L'uso di queste informazioni in qualsiasi altro modo viola questi termini. Le informazioni relative alle applicazioni del dispositivo sono fornite solo per comodità dell'utente e possono essere sostituite da aggiornamenti. È tua responsabilità assicurarti che la tua domanda soddisfi le tue specifiche. Contatta l'ufficio vendite Microchip locale per ulteriore supporto o ottieni ulteriore supporto su www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

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Il nome e il logo Microchip, il logo Microchip, Adaptec, AVR, logo AVR, AVR Freaks, BesTime, BitCloud,
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Controllo, HyperLight Load, Libero, motorBench, mTouch, Powermite 3, Precision Edge, ProASIC, ProASIC Plus,
Logo ProASIC Plus, QuietWire, SmartFusion, SyncWorld, Temux, TimeCesium, TimeHub, TimePictra, TimeProvider,
TrueTime e ZL sono marchi registrati di Microchip Technology Incorporated negli Stati Uniti

Soppressione dei tasti adiacenti, AKS, Era analogica per il digitale, Qualsiasi condensatore, AnyIn, AnyOut, Commutazione aumentata,
BlueSky, BodyCom, Clockstudio, CodeGuard, CryptoAuthentication, CryptoAutomotive, CryptoCompanion,
CryptoController, dsPICDEM, dsPICDEM.net, Corrispondenza media dinamica, DAM, ECAN, Espresso T1S,

EtherGREEN, GridTime, IdealBridge, Programmazione seriale in-circuit, ICSP, INICnet, Parallelismo intelligente, IntelliMOS,
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Documenti / Risorse

MICROCHIP v4.2 Controller velocità ID IQ PI [pdf] Guida utente
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Riferimenti

Manuale d'uso