Guia do usuário do controlador MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI

O controlador PI é um controlador de malha fechada amplamente utilizado para controlar um sistema de primeira ordem. A funcionalidade básica de um controlador PI é fazer a medição de feedback para rastrear a entrada de referência. O controlador PI executa esta ação e controla sua saída até que o erro entre os sinais de referência e de feedback se torne zero.

Existem dois componentes que contribuem para o resultado: o termo proporcional e o termo integral, conforme mostrado na figura a seguir. O termo proporcional depende apenas do valor instantâneo do sinal de erro, enquanto o termo integral depende dos valores atuais e anteriores de um erro.

Figura 1. Controlador PI em Domínio Contínuo

Onde,
y (t) = saída do controlador PI
e (t) = referência (t) – feedback (t) é o erro entre referência e feedback
Para implementar o controlador PI no domínio digital, ele deve ser discretizado. A forma discretizada do controlador PI baseada no método de retenção de ordem zero é mostrada na figura a seguir.

Figura 2. Controlador PI baseado no método Zero Order Hold

Resumo

Características (Faça uma pergunta)
O controlador Speed ID IQ PI possui os seguintes recursos principais:

Calcula a corrente do eixo d, a corrente do eixo q e a velocidade do motor

O algoritmo do controlador PI é executado para um parâmetro por vez
Funções automáticas de anti-windup e inicialização estão incluídas

Implementação do IP Core no Libero Design Suite (faça uma pergunta)
O núcleo IP deve ser instalado no Catálogo IP do software Libero SoC. Isso é feito automaticamente através da função de atualização do Catálogo IP no software Libero SoC, ou o núcleo IP pode ser baixado manualmente do catálogo. Uma vez que o núcleo IP é instalado no Catálogo IP do software Libero SoC, o núcleo pode ser configurado, gerado e instanciado na ferramenta SmartDesign para inclusão na lista de projetos Libero.

Utilização e desempenho do dispositivo

(Faça uma pergunta)

A tabela a seguir lista a utilização do dispositivo usado para o Speed ID IQ PI Controller.
Tabela 1. Utilização do controlador Speed ID IQ PI

Importante:

Os dados da tabela anterior são capturados usando configurações típicas de síntese e layout. A origem do relógio de referência do CDR está definida como Dedicada com outros valores do configurador inalterados.

O clock é limitado a 200 MHz durante a execução da análise de tempo para atingir os números de desempenho.

1. Descrição Funcional (Faça uma Pergunta)

Esta seção descreve os detalhes de implementação do controlador Speed ID IQ PI.
A figura a seguir mostra o diagrama de blocos em nível de sistema do controlador Speed ID IQ PI.
Figura 1-1. Diagrama de blocos em nível de sistema do controlador Speed ID IQ PI

Observação: O controlador Speed ID IQ PI executa um algoritmo de controlador PI para três grandezas: corrente do eixo d, corrente do eixo q e velocidade do motor. O bloco foi projetado para minimizar a utilização de recursos de hardware. O bloco permite que o algoritmo do controlador PI seja executado para um parâmetro por vez.

1.1 Anti-windup e inicialização (faça uma pergunta)
O controlador PI possui limites mínimo e máximo de saída para manter a saída dentro de valores práticos. Se um sinal de erro diferente de zero persistir por muito tempo, o componente integral do controlador continua aumentando e pode atingir um valor limitado pela sua largura de bits. Este fenômeno é chamado de encerramento do integrador e deve ser evitado para se ter uma resposta dinâmica adequada. O controlador PI IP possui uma função anti-windup automática, que limita o integrador assim que o controlador PI atinge a saturação.

Em certas aplicações, como controle de motores, é importante inicializar o controlador PI com um valor adequado antes de habilitá-lo. Inicializar o controlador PI com um bom valor evita operações bruscas. O bloco IP possui uma entrada de habilitação para habilitar ou desabilitar o controlador PI. Se desabilitada, a saída é igual à entrada da unidade, e quando esta opção está habilitada,
a saída é o valor calculado do PI.

1.2 Compartilhamento de tempo do controlador PI (faça uma pergunta)
No algoritmo de controle orientado a campo (FOC), existem três controladores PI para velocidade, ID de corrente do eixo d e corrente do eixo q Iq. A entrada de um controlador PI depende da saída do outro controlador PI e, portanto, eles são executados sequencialmente. A qualquer instante, existe apenas uma instância do controlador PI em operação. Como resultado, em vez de usar três controladores PI separados, um único controlador PI é compartilhado no tempo para velocidade, Id e Iq para uso ideal dos recursos.

O módulo Speed_Id_Iq_PI permite o compartilhamento do controlador PI por meio dos sinais de início e conclusão para cada um de Speed, Id e Iq. Os parâmetros de sintonia Kp, Ki e os limites mínimo e máximo de cada instância de um controlador podem ser configurados de forma independente através de entradas correspondentes.

2. Parâmetros do controlador Speed ID IQ PI e sinais de interface (faça uma pergunta)

Esta seção discute os parâmetros no configurador GUI do controlador Speed ID IQ PI e sinais de E/S.

2.1 Definições de configuração (Faça uma pergunta)
A tabela a seguir lista a descrição dos parâmetros de configuração usados na implementação de hardware do Speed ID IQ PI Controller. Esses são parâmetros genéricos e podem variar conforme a necessidade da aplicação.

Tabela 2-1. Parâmetro de configuração

2.2 Sinais de entrada e saída (faça uma pergunta)
A tabela a seguir lista as portas de entrada e saída do controlador Speed ID IQ PI.

Tabela 2-2. Entradas e saídas do controlador Speed ID IQ PI

3. Diagramas de tempo (faça uma pergunta)

Esta seção discute os diagramas de tempo do controlador Speed ID IQ PI.
A figura a seguir mostra o diagrama de tempo do controlador Speed ID IQ PI.

Figura 3-1. Diagrama de temporização do controlador Speed ID IQ PI

4. Bancada

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Um testbench unificado é usado para verificar e testar o controlador Speed ID IQ PI, chamado de testbench do usuário. Testbench é fornecido para verificar a funcionalidade do IP do controlador Speed ID IQ PI.

4.1 Simulação (faça uma pergunta)
As etapas a seguir descrevem como simular o núcleo usando o testbench:
1. Vá para a guia Libero SoC Catalog, expanda Solutions-MotorControl, clique duas vezes em Speed ID IQ PI Controller e clique em OK. A documentação associada ao IP está listada em Documentação.

Importante: Se você não vir a guia Catálogo, navegue até View > Menu do Windows e clique em Catálogo para torná-lo visível.

Figura 4-1. Speed ID IQ PI Controller IP Core no catálogo Libero SoC

2. Na guia Stimulus Hierarchy, selecione o testbench (speed_id_iq_pi_controller_tb.v), clique com o botão direito e clique em Simulate Pre-Synth Design > Open Interactively.
Importante: Se você não vir a guia Hierarquia de estímulos, navegue até View > menu Janelas e clique em Hierarquia de estímulos para torná-la visível.

Figura 4-2. Simulando o projeto de pré-síntese

ModelSim abre com o testbench file, como mostra a figura a seguir.

Figura 4-3. Janela de Simulação ModelSim

Importante: Se a simulação for interrompida devido ao limite de tempo de execução especificado no .do file, use o comando run -all para concluir a simulação.

5. Histórico de revisões (faça uma pergunta)

O histórico de revisão descreve as alterações que foram implementadas no documento. As alterações são listadas por revisão, começando com a publicação mais atual.

Tabela 5-1. Histórico de Revisão

Suporte a microchips FPGA

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O grupo de produtos Microchip FPGA apoia seus produtos com vários serviços de suporte, incluindo Atendimento ao Cliente,
Centro de Suporte Técnico ao Cliente, um website e escritórios de vendas em todo o mundo. Sugere-se que os clientes visitem os recursos on-line da Microchip antes de entrar em contato com o suporte, pois é muito provável que suas dúvidas já tenham sido respondidas.

Entre em contato com o Centro de Suporte Técnico através do website em www.microchip.com/support. Mencione o número de peça do dispositivo FPGA, selecione a categoria de caso apropriada e faça o upload do design files ao criar um caso de suporte técnico. Entre em contato com o Atendimento ao cliente para obter suporte não técnico ao produto, como preços de produtos, atualizações de produtos, informações atualizadas, status do pedido e autorização.

Da América do Norte, ligue para 800.262.1060
Do resto do mundo, ligue para 650.318.4460
Fax, de qualquer lugar do mundo, 650.318.8044

Informação do Microchip

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O Microchip Website (faça uma pergunta)
A Microchip fornece suporte online através do nosso website em www.microchip.com/. Esta website é usado para fazer files e informações facilmente disponíveis para os clientes. Alguns dos conteúdos disponíveis incluem:

Suporte ao produto – folhas de dados e errata, notas de aplicação e sampprogramas, recursos de design, guias do usuário e documentos de suporte de hardware, lançamentos de software mais recentes e software arquivado
Suporte técnico geral – Perguntas frequentes (FAQs), solicitações de suporte técnico, grupos de discussão on-line, lista de membros do programa de parceiros de design da Microchip
Business of Microchip – Seletor de produtos e guias de pedidos, últimos comunicados de imprensa da Microchip, lista de seminários e eventos, listas de escritórios de vendas da Microchip, distribuidores e representantes de fábrica

Serviço de notificação de alteração de produto

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O serviço de notificação de alteração de produto da Microchip ajuda a manter os clientes atualizados sobre os produtos da Microchip. Os assinantes receberão notificação por e-mail sempre que houver alterações, atualizações, revisões ou erratas relacionadas a uma família de produtos específica ou ferramenta de desenvolvimento de interesse.

Para se registrar, acesse www.microchip.com/pcn e siga as instruções de registro.

Suporte ao cliente (faça uma pergunta)

Os usuários de produtos Microchip podem receber assistência por meio de vários canais:

Distribuidor ou Representante
Escritório de vendas local
Engenheiro de Soluções Incorporadas (ESE)

Suporte Técnico

Os clientes devem entrar em contato com seu distribuidor, representante ou ESE para obter suporte. Escritórios de vendas locais também estão disponíveis para ajudar os clientes. Uma lista de escritórios de vendas e locais está incluída neste documento.

O suporte técnico está disponível através do website em: www.microchip.com/support

Recurso de proteção de código de dispositivos Microchip (faça uma pergunta)

Observe os seguintes detalhes do recurso de proteção de código em produtos Microchip:

Os produtos Microchip atendem às especificações contidas em sua Ficha de Dados Microchip específica.

A Microchip acredita que sua família de produtos é segura quando usada da maneira pretendida, dentro das especificações operacionais e sob condições normais.
A Microchip valoriza e protege agressivamente seus direitos de propriedade intelectual. Tentativas de violar os recursos de proteção de código do produto Microchip são estritamente proibidas e podem violar a Lei de Direitos Autorais do Milênio Digital.
Nem a Microchip nem nenhum outro fabricante de semicondutores pode garantir a segurança de seu código. Proteção de código não significa que estamos garantindo que o produto seja "inquebrável". A proteção de código está em constante evolução. A Microchip está comprometida em melhorar continuamente os recursos de proteção de código de nossos produtos.

Aviso Legal

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Esta publicação e as informações aqui contidas podem ser usadas apenas com produtos Microchip, inclusive para projetar, testar e integrar produtos Microchip com seu aplicativo. O uso dessas informações de qualquer outra maneira viola estes termos. As informações sobre os aplicativos do dispositivo são fornecidas apenas para sua conveniência e podem ser substituídas por atualizações. É sua responsabilidade garantir que sua aplicação atenda às suas especificações. Entre em contato com o escritório de vendas local da Microchip para obter suporte adicional ou obtenha suporte adicional em www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

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Marcas registradas

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O nome e logotipo da Microchip, o logotipo da Microchip, Adaptec, AVR, logotipo AVR, AVR Freaks, BesTime, BitCloud,
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PIC, picoPower, PICSTART, logotipo PIC32, PolarFire, Prochip Designer, QTouch, SAM-BA, SenGenuity, SpyNIC, SST,
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Supressão de chave adjacente, AKS, analógico para a era digital, qualquer capacitor, AnyIn, AnyOut, comutação aumentada,
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CryptoController, dsPICDEM, dsPICDEM.net, correspondência média dinâmica, DAM, ECAN, Espresso T1S,

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Controlador MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI [pdf] Guia do Usuário
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