MICROCHIP v4.2 속도 ID IQ PI 컨트롤러 사용자 가이드

PI 컨트롤러는 XNUMX차 시스템을 제어하기 위해 널리 사용되는 폐쇄 루프 컨트롤러입니다. PI 컨트롤러의 기본 기능은 피드백 측정을 수행하여 기준 입력을 추적하는 것입니다. PI 컨트롤러는 기준 신호와 피드백 신호 사이의 오류가 XNUMX이 될 때까지 출력을 제어하는 작업을 수행합니다.

출력에 기여하는 두 가지 구성요소는 다음 그림과 같이 비례항과 적분항입니다. 비례항은 오류 신호의 순간값에만 의존하는 반면 적분항은 오류의 현재 값과 이전 값에 따라 달라집니다.

그림 1. 연속 도메인의 PI 컨트롤러

어디,
y(t) = PI 컨트롤러 출력
e(t) = 기준(t) - 피드백(t)은 기준과 피드백 사이의 오류입니다.
디지털 도메인에서 PI 컨트롤러를 구현하려면 이산화되어야 합니다. 영차 유지 방식을 기반으로 한 PI 제어기의 이산화된 형태는 다음 그림과 같습니다.

그림 2. Zero Order Hold 방식 기반 PI 컨트롤러

요약

기능(질문하기)
Speed ID IQ PI 컨트롤러에는 다음과 같은 주요 기능이 있습니다.

d축 전류, q축 전류, 모터 속도를 계산합니다.

PI 컨트롤러 알고리즘은 한 번에 하나의 매개변수에 대해 실행됩니다.
자동 와인드업 방지 및 초기화 기능 포함

Libero Design Suite에서 IP 코어 구현(질문하기)
IP 코어는 Libero SoC 소프트웨어의 IP 카탈로그에 설치되어야 합니다. 이는 Libero SoC 소프트웨어의 IP 카탈로그 업데이트 기능을 통해 자동으로 수행되거나 카탈로그에서 IP 코어를 수동으로 다운로드할 수 있습니다. IP 코어가 Libero SoC 소프트웨어 IP 카탈로그에 설치되면 Libero 프로젝트 목록에 포함하기 위해 SmartDesign 도구 내에서 코어를 구성, 생성 및 인스턴스화할 수 있습니다.

장치 활용도 및 성능

(질문하기)

다음 표에는 Speed ID IQ PI 컨트롤러에 사용되는 장치 활용도가 나열되어 있습니다.
표 1. 속도 ID IQ PI 컨트롤러 활용도

중요한:

이전 표의 데이터는 일반적인 합성 및 레이아웃 설정을 사용하여 캡처되었습니다. CDR 참조 클럭 소스는 다른 구성기 값은 변경되지 않은 채 전용으로 설정됩니다.

성능 수치를 달성하기 위해 타이밍 분석을 실행하는 동안 클록은 200MHz로 제한됩니다.

1. 기능 설명(질문하기)

이 섹션에서는 Speed ID IQ PI 컨트롤러의 구현 세부 사항을 설명합니다.
다음 그림은 Speed ID IQ PI 컨트롤러의 시스템 레벨 블록 다이어그램을 보여줍니다.
그림 1-1. Speed ID IQ PI 컨트롤러의 시스템 레벨 블록 다이어그램

메모: Speed ID IQ PI 컨트롤러는 d축 전류, q축 전류 및 모터 속도의 세 가지 수량에 대해 PI 컨트롤러 알고리즘을 실행합니다. 블록은 하드웨어 리소스 활용을 최소화하도록 설계되었습니다. 이 블록을 사용하면 PI 컨트롤러 알고리즘이 한 번에 하나의 매개변수에 대해 실행될 수 있습니다.

1.1 와인드업 방지 및 초기화(질문하기)
PI 컨트롤러에는 출력을 실제 값 내로 유지하기 위한 최소 및 최대 출력 제한이 있습니다. XNUMX이 아닌 오류 신호가 오랫동안 지속되면 컨트롤러의 적분 구성요소가 계속 증가하여 비트 폭에 의해 제한된 값에 도달할 수 있습니다. 이 현상을 적분기 와인드업이라고 하며 적절한 동적 응답을 얻으려면 피해야 합니다. PI 컨트롤러 IP에는 PI 컨트롤러가 포화에 도달하자마자 적분기를 제한하는 자동 와인드업 방지 기능이 있습니다.

모터 제어와 같은 특정 애플리케이션에서는 PI 컨트롤러를 활성화하기 전에 적절한 값으로 초기화하는 것이 중요합니다. PI 컨트롤러를 좋은 값으로 초기화하면 갑작스러운 작동을 방지할 수 있습니다. IP 블록에는 PI 컨트롤러를 활성화하거나 비활성화하는 활성화 입력이 있습니다. 비활성화된 경우 출력은 단위 입력과 동일하며, 이 옵션이 활성화되면
출력은 PI 계산 값입니다.

1.2 PI 컨트롤러의 시간 공유(질문하기)
FOC(Field Oriented Control) 알고리즘에는 속도, d축 전류 ID, q축 전류 Iq에 대한 XNUMX개의 PI 컨트롤러가 있습니다. 한 PI 컨트롤러의 입력은 다른 PI 컨트롤러의 출력에 따라 달라지므로 순차적으로 실행됩니다. 어떤 순간에도 PI 컨트롤러의 인스턴스는 하나만 작동합니다. 결과적으로 XNUMX개의 개별 PI 컨트롤러를 사용하는 대신 단일 PI 컨트롤러가 속도, Id 및 Iq에 대해 시간을 공유하여 리소스를 최적으로 사용합니다.

Speed_Id_Iq_PI 모듈을 사용하면 각 Speed, Id 및 Iq에 대한 시작 및 완료 신호를 통해 PI 컨트롤러를 공유할 수 있습니다. 각 컨트롤러 인스턴스의 튜닝 매개변수 Kp, Ki, 최소 및 최대 한계는 해당 입력을 통해 독립적으로 구성할 수 있습니다.

2. Speed ID IQ PI 컨트롤러 매개변수 및 인터페이스 신호(질문하기)

이 섹션에서는 Speed ID IQ PI 컨트롤러 GUI 구성기 및 I/O 신호의 매개변수에 대해 설명합니다.

2.1 구성 설정(질문하기)
다음 표에는 Speed ID IQ PI 컨트롤러의 하드웨어 구현에 사용되는 구성 매개변수에 대한 설명이 나열되어 있습니다. 이는 일반 매개변수이며 애플리케이션의 요구사항에 따라 달라질 수 있습니다.

표 2-1. 구성 매개변수

2.2 입력 및 출력 신호(질문하기)
다음 표에는 Speed ID IQ PI 컨트롤러의 입력 및 출력 포트가 나열되어 있습니다.

표 2-2. Speed ID IQ PI 컨트롤러의 입력 및 출력

3. 타이밍 다이어그램(질문하기)

이 섹션에서는 Speed ID IQ PI 컨트롤러 타이밍 다이어그램에 대해 설명합니다.
다음 그림은 Speed ID IQ PI 컨트롤러의 타이밍 다이어그램을 보여줍니다.

그림 3-1. 속도 ID IQ PI 컨트롤러 타이밍 다이어그램

4. 테스트벤치

(질문하기)
통합 테스트벤치는 사용자 테스트벤치라고 불리는 Speed ID IQ PI 컨트롤러를 검증하고 테스트하는 데 사용됩니다. Speed ID IQ PI Controller IP의 기능을 확인하기 위해 테스트벤치가 제공됩니다.

4.1 시뮬레이션(질문하기)
다음 단계에서는 테스트벤치를 사용하여 코어를 시뮬레이션하는 방법을 설명합니다.
1. Libero SoC 카탈로그 탭으로 이동하여 Solutions-MotorControl을 확장하고 Speed ID IQ PI Controller를 두 번 클릭한 다음 확인을 클릭합니다. IP와 관련된 문서는 문서 아래에 나열됩니다.

중요: 카탈로그 탭이 표시되지 않으면 다음으로 이동하세요. View > Windows 메뉴에서 카탈로그를 클릭하여 표시합니다.

그림 4-1. Libero SoC 카탈로그의 Speed ID IQ PI 컨트롤러 IP 코어

2. Stimulus Hierarchy 탭에서 테스트벤치(speed_id_iq_pi_controller_tb.v)를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 Simulate Pre-Synth Design > Open Interactively를 클릭합니다.
중요: 자극 계층 구조 탭이 표시되지 않으면 다음으로 이동하십시오. View > Windows 메뉴에서 Stimulus Hierarchy를 클릭하여 보이게 합니다.

그림 4-2. 합성 전 설계 시뮬레이션

ModelSim이 테스트 벤치와 함께 열립니다. file, 다음 그림과 같이.

그림 4-3. ModelSim 시뮬레이션 창

중요한: .do에 지정된 런타임 제한으로 인해 시뮬레이션이 중단된 경우 file, run -all 명령을 사용하여 시뮬레이션을 완료합니다.

5. 개정 내역(질문하기)

개정 내역은 문서에서 구현된 변경 사항을 설명합니다. 변경 사항은 최신 출판물부터 시작하여 개정별로 나열됩니다.

표 5-1. 개정 내역

마이크로칩 FPGA 지원

(질문하기)

Microchip FPGA 제품 그룹은 고객 서비스,
고객기술지원센터 web사이트 및 전 세계 영업 사무소. 고객은 이미 질문에 대한 답변을 받았을 가능성이 높으므로 지원팀에 문의하기 전에 Microchip 온라인 리소스를 방문하는 것이 좋습니다.

를 통해 기술 지원 센터에 문의하십시오. webwww.microchip.com/support 사이트. FPGA 장치 부품 번호를 언급하고 적절한 케이스 범주를 선택한 다음 디자인을 업로드하십시오. file기술 지원 사례를 만드는 동안. 제품 가격, 제품 업그레이드, 업데이트 정보, 주문 상태 및 승인과 같은 비기술적 제품 지원에 대해서는 고객 서비스에 문의하십시오.

북미에서 전화하려면 800.262.1060으로 전화하세요.
전 세계에서 650.318.4460으로 전화하세요.
팩스: 전 세계 어디에서나 650.318.8044

마이크로칩 정보

(질문하기)

마이크로칩 Web사이트(질문하기)
Microchip은 다음을 통해 온라인 지원을 제공합니다. webwww.microchip.com/ 사이트. 이것 web사이트는 만드는 데 사용됩니다 file고객이 쉽게 이용할 수 있는 s 및 정보. 이용 가능한 콘텐츠 중 일부는 다음과 같습니다.

제품 지원 – 데이터 시트 및 정오표, 애플리케이션 노트 및 sample 프로그램, 디자인 리소스, 사용자 가이드 및 하드웨어 지원 문서, 최신 소프트웨어 릴리스 및 보관된 소프트웨어
일반 기술 지원 – 자주 묻는 질문(FAQ), 기술 지원 요청, 온라인 토론 그룹, Microchip 설계 파트너 프로그램 회원 목록
Microchip 비즈니스 – 제품 선택 및 주문 가이드, 최신 Microchip 보도 자료, 세미나 및 이벤트 목록, Microchip 영업 사무소, 유통업체 및 공장 대표 목록

상품 변경 알림 서비스

(질문하기)

Microchip의 제품 변경 알림 서비스는 고객에게 Microchip 제품에 대한 최신 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다. 구독자는 관심 있는 특정 제품군 또는 개발 도구와 관련된 변경, 업데이트, 수정 또는 정오표가 있을 때마다 이메일 알림을 받게 됩니다.

등록하려면 www.microchip.com/pcn으로 이동하여 등록 지침을 따르십시오.

고객 지원(질문하기)

Microchip 제품 사용자는 다음과 같은 다양한 채널을 통해 지원을 받을 수 있습니다.

유통업체 또는 대표자
현지 영업 사무소
임베디드 솔루션 엔지니어(ESE)

기술 지원

고객은 지원을 위해 유통업체, 담당자 또는 ESE에 문의해야 합니다. 지역 영업 사무소도 고객을 도울 수 있습니다. 이 문서에는 영업 사무소 및 위치 목록이 포함되어 있습니다.

기술 지원은 다음을 통해 제공됩니다. web사이트: www.microchip.com/support

Microchip Devices 코드 보호 기능(질문하기)

Microchip 제품의 코드 보호 기능에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

마이크로칩 제품은 해당 마이크로칩 데이터 시트에 포함된 사양을 충족합니다.

Microchip은 자사 제품군이 의도된 방식으로, 작동 사양 내에서, 정상적인 조건에서 사용될 경우 안전하다고 믿습니다.
Microchip이나 다른 반도체 제조업체는 코드의 보안을 보장할 수 없습니다. 코드 보호는 제품이 "깨지지 않는다"는 것을 보장한다는 것을 의미하지 않습니다. 코드 보호는 끊임없이 진화하고 있습니다. Microchip은 제품의 코드 보호 기능을 지속적으로 개선하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

법적 고지

(질문하기)

이 간행물과 여기에 있는 정보는 Microchip 제품을 설계, 테스트 및 귀하의 애플리케이션과 통합하는 것을 포함하여 Microchip 제품에만 사용할 수 있습니다. 이 정보를 다른 방식으로 사용하는 것은 이 약관을 위반하는 것입니다. 장치 응용 프로그램에 대한 정보는 귀하의 편의를 위해서만 제공되며 업데이트로 대체될 수 있습니다. 애플리케이션이 사양을 충족하는지 확인하는 것은 귀하의 책임입니다. 추가 지원을 받으려면 현지 Microchip 영업소에 문의하거나 www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services에서 추가 지원을 받으십시오.

이 정보는 MICROCHIP에서 "있는 그대로" 제공합니다. MICROCHIP은 비침해, 상품성 및 특정 목적에의 적합성에 대한 묵시적 보증을 포함하되 이에 국한되지 않는 정보와 관련하여 명시적이든 묵시적이든, 서면이든 구두이든, 법률적이든 기타이든 어떠한 종류의 진술이나 보증도 하지 않습니다. 또는 그 상태, 품질 또는 성능과 관련된 보증도 하지 않습니다.

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문서 / 리소스

MICROCHIP v4.2 속도 ID IQ PI 컨트롤러 [PDF 파일] 사용자 가이드
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참고문헌

사용자 설명서