MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI コントローラー ユーザー ガイド
導入
（質問する）
PI コントローラーは、一次システムを制御するために広く使用されている閉ループ コントローラーです。 PI コントローラーの基本的な機能は、フィードバック測定を実行して基準入力を追跡することです。 PI コントローラーはこのアクションを実行し、基準信号とフィードバック信号間の誤差がゼロになるまで出力を制御します。
次の図に示すように、出力に寄与するコンポーネントは XNUMX つあります。それは、比例項と積分項です。 比例項は誤差信号の瞬時値のみに依存しますが、積分項は誤差の現在値と以前の値に依存します。
図 1. 連続ドメインの PI コントローラー
どこ、
y (t) = PI コントローラーの出力
e (t) = 基準 (t) – フィードバック (t) は基準とフィードバックの間の誤差です。
デジタル ドメインで PI コントローラーを実装するには、PI コントローラーを離散化する必要があります。 ゼロ次ホールド法に基づく PI コントローラーの離散化形式を次の図に示します。
図 2. ゼロ次ホールド方式に基づく PI コントローラー
まとめ
特徴（質問する）
Speed ID IQ PI コントローラーには次の主要な機能があります。
- d軸電流、q軸電流、モーター速度を演算します。
- PI コントローラー アルゴリズムは一度に XNUMX つのパラメーターに対して実行されます
- 自動アンチワインドアップおよび初期化機能が含まれています
Libero Design Suite での IP コアの実装 (質問する)
IP コアは、Libero SoC ソフトウェアの IP カタログにインストールする必要があります。 これは、Libero SoC ソフトウェアの IP カタログ更新機能を通じて自動的に行われます。または、IP コアをカタログから手動でダウンロードすることもできます。 IP コアが Libero SoC ソフトウェア IP カタログにインストールされると、SmartDesign ツール内でコアを構成、生成、インスタンス化して、Libero プロジェクト リストに含めることができます。
デバイスの使用率とパフォーマンス
（質問する）
次の表に、Speed ID IQ PI コントローラーに使用されるデバイス使用率を示します。
表 1. Speed ID IQ PI コントローラーの使用率
重要：
- 上の表のデータは、一般的な合成およびレイアウト設定を使用して取得されたものです。 CDR リファレンス クロック ソースは [専用] に設定され、他のコンフィギュレータの値は変更されません。
- パフォーマンス数値を達成するためにタイミング解析を実行している間、クロックは 200 MHz に制限されます。
1. 機能説明（質問する）
このセクションでは、Speed ID IQ PI コントローラーの実装の詳細について説明します。
次の図は、Speed ID IQ PI コントローラーのシステム レベルのブロック図を示しています。
図1-1。 Speed ID IQ PI コントローラーのシステムレベルのブロック図
注記： Speed ID IQ PI コントローラーは、d 軸電流、q 軸電流、モーター速度の XNUMX つの量に対して PI コントローラー アルゴリズムを実行します。 このブロックは、ハードウェア リソースの使用率を最小限に抑えるように設計されています。 このブロックにより、PI コントローラー アルゴリズムを一度に XNUMX つのパラメーターに対して実行できます。
1.1 アンチワインドアップと初期化 (質問する)
PI コントローラーには、出力を実際の値内に保つための出力の最小制限と最大制限があります。 ゼロ以外のエラー信号が長時間続くと、コントローラーの積分成分が増加し続け、そのビット幅によって制限される値に達する可能性があります。 この現象は積分器ワインドアップと呼ばれ、適切な動的応答を実現するには回避する必要があります。 PI コントローラー IP には自動アンチワインドアップ機能があり、PI コントローラーが飽和に達するとすぐに積分器を制限します。
モーター制御などの特定のアプリケーションでは、PI コントローラーを有効にする前に適切な値に初期化することが重要です。 PI コントローラーを適切な値に初期化すると、ぎくしゃくした操作が回避されます。 IP ブロックには、PI コントローラーを有効または無効にするためのイネーブル入力があります。 無効な場合、出力は単位入力と等しくなります。このオプションが有効な場合、
出力は PI の計算値です。
1.2 PI コントローラーのタイムシェアリング (質問する)
フィールド指向制御 (FOC) アルゴリズムには、速度、d 軸電流 ID、および q 軸電流 Iq 用の XNUMX つの PI コントローラーがあります。 XNUMX つの PI コントローラーの入力は他の PI コントローラーの出力に依存するため、それらは順番に実行されます。 常に、動作中の PI コントローラーのインスタンスは XNUMX つだけです。 その結果、XNUMX つの個別の PI コントローラーを使用する代わりに、単一の PI コントローラーが Speed、Id、および Iq に対して時間共有され、リソースが最適に使用されます。
Speed_Id_Iq_PI モジュールを使用すると、Speed、Id、および Iq のそれぞれの開始信号と完了信号を通じて PI コントローラーを共有できます。 調整パラメータ Kp、Ki、およびコントローラの各インスタンスの最小値と最大値の制限は、対応する入力を通じて個別に設定できます。
2. Speed ID IQ PI コントローラーのパラメーターとインターフェイス信号 (質問する)
このセクションでは、Speed ID IQ PI コントローラー GUI コンフィギュレーターのパラメーターと I/O 信号について説明します。
2.1 構成設定 (質問する)
次の表に、Speed ID IQ PI コントローラーのハードウェア実装で使用される構成パラメーターの説明を示します。 これらは一般的なパラメータであり、アプリケーションの要件に応じて変更できます。
表 2-1. 設定パラメータ
2.2 入力信号と出力信号 (質問する)
次の表に、Speed ID IQ PI コントローラの入力ポートと出力ポートを示します。
表 2-2. Speed ID IQ PI コントローラーの入力と出力
3. タイミング図 (質問する)
このセクションでは、Speed ID IQ PI コントローラーのタイミング図について説明します。
次の図は、Speed ID IQ PI コントローラーのタイミング図を示しています。
図3-1。 Speed ID IQ PI コントローラーのタイミング図
4. テストベンチ
（質問する）
Speed ID IQ PI コントローラーの検証とテストには、ユーザー テストベンチと呼ばれる統合テストベンチが使用されます。 Speed ID IQ PI コントローラー IP の機能をチェックするためのテストベンチが提供されています。
4.1 シミュレーション（質問する）
次の手順では、テストベンチを使用してコアをシミュレートする方法について説明します。
1. [Libero SoC Catalog] タブに移動し、[Solutions-MotorControl] を展開し、[Speed ID IQ PI Controller] をダブルクリックして、[OK] をクリックします。 IP に関連するドキュメントは「ドキュメント」の下にリストされています。
重要: [カタログ] タブが表示されない場合は、次の場所に移動してください。 View > [ウィンドウ] メニューをクリックし、[カタログ] をクリックして表示します。
図4-1。 Libero SoC カタログの Speed ID IQ PI コントローラー IP コア
2. [Stimulus Hierarchy] タブでテストベンチ (speed_id_iq_pi_controller_tb.v) を選択し、右クリックして [Simulate Pre-Synth Design] > [Open Interactively] をクリックします。
重要: [刺激階層] タブが表示されない場合は、次の場所に移動してください。 View > Windows メニューをクリックし、Stimulus Hierarchy をクリックして表示します。
図4-2。 合成前の設計のシミュレーション
ModelSimがテストベンチで開きます file、次の図に示すように。
図4-3。 ModelSimシミュレーションウィンドウ
重要： .do ファイルで指定された実行時間制限によりシミュレーションが中断された場合 file、run-allコマンドを使用してシミュレーションを完了します。
5. 改訂履歴（質問する）
改訂履歴には、ドキュメントに実装された変更内容が記述されます。変更内容は、最新の出版物から順に改訂順にリストされます。
表 5-1. 改訂履歴
マイクロチップFPGAのサポート
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Microchip FPGA 製品グループは、カスタマー サービス、
カスタマーテクニカルサポートセンター webサイト、および世界中の営業所。 質問に回答済みである可能性が非常に高いため、サポートに連絡する前に、Microchipのオンラインリソースにアクセスすることをお勧めします。
を通じてテクニカルサポートセンターに連絡してください webwww.microchip.com/support のサイト。 FPGA デバイスのパーツ番号を記載し、適切なケース カテゴリを選択して、デザインをアップロードします。 files テクニカル サポート ケースの作成中。 製品の価格設定、製品のアップグレード、更新情報、注文ステータス、認証など、技術以外の製品サポートについては、カスタマー サービスにお問い合わせください。
- 北米からは800.262.1060にお電話ください
- 海外からは650.318.4460にお電話ください
- 世界中どこからでもファックス650.318.8044
マイクロチップ情報
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マイクロチップ Webサイト（質問する）
マイクロチップは、 webwww.microchip.com/ のサイト。 これ webサイトは file顧客が簡単に利用できる情報を提供します。 利用可能なコンテンツには次のようなものがあります。
- 製品サポート – データシートとエラッタ、アプリケーション ノートとampleプログラム、設計リソース、ユーザーガイド、ハードウェアサポートドキュメント、最新のソフトウェアリリース、アーカイブされたソフトウェア
- 一般的なテクニカル サポート – よくある質問 (FAQ)、テクニカル サポートのリクエスト、オンライン ディスカッション グループ、Microchip デザイン パートナー プログラム メンバーのリスト
- マイクロチップの事業–製品セレクターと注文ガイド、最新のマイクロチップのプレスリリース、セミナーとイベントのリスト、マイクロチップの営業所、販売代理店、工場の代表者のリスト
製品変更通知サービス
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マイクロチップの製品変更通知サービスは、マイクロチップ製品の最新情報を顧客に提供するのに役立ちます。 サブスクライバーは、特定の製品ファミリまたは対象の開発ツールに関連する変更、更新、改訂、または正誤表があるたびに電子メール通知を受け取ります。
登録するには、www.microchip.com/pcn にアクセスし、登録手順に従ってください。
カスタマーサポート (質問する)
Microchip 製品のユーザーは、いくつかのチャネルを通じてサポートを受けることができます。
- 販売代理店または代理店
- 現地営業所
- エンベデッドソリューションエンジニア（ESE）
- テクニカルサポート
サポートについては、販売代理店、担当者、または ESE にお問い合わせください。地域の営業所もお客様をサポートします。営業所と所在地の一覧はこのドキュメントに記載されています。
テクニカルサポートは、 webサイト: www.microchip.com/support
Microchip デバイスのコード保護機能 (質問する)
Microchip 製品のコード保護機能に関する次の詳細に注意してください。
- Microchip 製品は、それぞれの Microchip データ シートに記載されている仕様を満たしています。
- Microchip 社は、意図された方法で、動作仕様の範囲内で、通常の条件下で使用される場合、同社の製品ファミリは安全であると考えています。
- マイクロチップは、その知的財産権を尊重し、積極的に保護します。 マイクロチップ製品のコード保護機能に違反する試みは固く禁じられており、デジタルミレニアム著作権法に違反する可能性があります。
- Microchip 社も他の半導体メーカーも、自社のコードのセキュリティを保証することはできません。コード保護は、製品が「破られない」ことを保証するものではありません。コード保護は常に進化しています。Microchip 社は、自社製品のコード保護機能を継続的に改善することに尽力しています。
法的通知
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この出版物とここに記載されている情報は、Microchip 製品の設計、テスト、アプリケーションへの統合など、Microchip 製品でのみ使用できます。 この情報を他の方法で使用することは、これらの条件に違反します。 デバイス アプリケーションに関する情報は、お客様の便宜のためにのみ提供されており、更新によって置き換えられる場合があります。 アプリケーションが仕様を満たしていることを確認するのは、ユーザーの責任です。 追加のサポートについては、最寄の Microchip 営業所にお問い合わせいただくか、www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services で追加のサポートを受けてください。
この情報はマイクロチップによって「現状のまま」提供されます。マイクロチップは、明示的か黙示的か、書面か口頭か、法定かその他かを問わず、情報に関連するいかなる種類の表明または保証も行いません。これには、非侵害、商品性、特定目的への適合性に関する黙示の保証、またはその状態、品質、性能に関する保証が含まれますが、これらに限定されません。
いかなる場合も、マイクロチップは、情報またはその使用に関連するいかなる間接的、特別、懲罰的、偶発的、または結果的な損失、損害、費用、経費についても、その原因が何であれ、マイクロチップがその可能性を知らされていたり、損害が予見可能であったりしても、一切責任を負いません。法律で認められる最大限の範囲で、情報またはその使用に関連するすべての請求に対するマイクロチップの全責任は、情報に対してお客様がマイクロチップに直接支払った料金の金額（ある場合）を超えないものとします。
生命維持および/または安全アプリケーションにおける Microchip デバイスの使用は、完全に購入者の責任であり、購入者は、かかる使用から生じるあらゆる損害、請求、訴訟、または費用から Microchip を防御し、補償し、免責することに同意するものとします。特に明記されていない限り、Microchip の知的財産権に基づくライセンスは、暗黙的またはその他の方法で譲渡されるものではありません。
商標
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Microchip の名前とロゴ、Microchip のロゴ、Adaptec、AVR、AVR ロゴ、AVR Freaks、BesTime、BitCloud、
CryptoMemory、CryptoRF、dsPIC、flexPWR、HELDO、IGLOO、JukeBlox、KeeLoq、Kleer、LANCheck、LinkMD、
maXStylus、maXTouch、MediaLB、megaAVR、Microsemi、Microsemi ロゴ、MOST、MOST ロゴ、MPLAB、OptoLyzer、
PIC、picoPower、PICSTART、PIC32 ロゴ、PolarFire、Prochip Designer、QTouch、SAM-BA、SenGenuity、SpyNIC、SST、
SST ロゴ、SuperFlash、Symmetricom、SyncServer、Tachyon、TimeSource、tinyAVR、UNI/O、Vectron、および XMEGA は、
Microchip Technology Incorporated の米国およびその他の国における登録商標。
AgileSwitch、APT、ClockWorks、The Embedded Control Solutions Company、EtherSynch、Flashtec、Hyper Speed
コントロール、HyperLight Load、Libero、motorBench、mTouch、Powermite 3、Precision Edge、ProASIC、ProASIC Plus、
ProASIC Plus ロゴ、Quiet-Wire、SmartFusion、SyncWorld、Temux、TimeCesium、TimeHub、TimePictra、TimeProvider、
TrueTime および ZL は、米国における Microchip Technology Incorporated の登録商標です。
隣接キー抑制、AKS、アナログ・フォー・ザ・デジタル時代、Any Capacitor、AnyIn、AnyOut、拡張スイッチング、
BlueSky、BodyCom、Clockstudio、CodeGuard、CryptoAuthentication、CryptoAutomotive、CryptoCompanion、
CryptoController、dsPICDEM、dsPICDEM.net、動的平均マッチング、DAM、ECAN、Espresso T1S、
EtherGREEN、GridTime、IdealBridge、インサーキット シリアル プログラミング、ICSP、INICnet、インテリジェント並列処理、IntelliMOS、
チップ間接続、JitterBlocker、ノブオンディスプレイ、KoD、maxCrypto、maxView、memBrain、Mindi、MiWi、MPASM、
MPF、MPLAB 認定ロゴ、MPLIB、MPLINK、MultiTRAK、NetDetach、Omniscient コード生成、PICDEM、
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品質管理システム
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