Руководство пользователя ПИ-контроллера MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ

ПИ-регулятор — это широко используемый контроллер с обратной связью для управления системой первого порядка. Основная функциональность ПИ-регулятора заключается в измерении обратной связи для отслеживания опорного входного сигнала. ПИ-регулятор выполняет это действие и управляет своим выходом до тех пор, пока ошибка между сигналами задания и обратной связи не станет нулевой.

На результат влияют два компонента: пропорциональный член и интегральный член, как показано на следующем рисунке. Пропорциональный член зависит только от мгновенного значения сигнала ошибки, тогда как интегральный член зависит от текущего и предыдущего значений ошибки.

Рисунок 1. PI-контроллер в непрерывной области

Где,
y (t) = выход ПИ-регулятора
e (t) = задание (t) – обратная связь (t) – это ошибка между заданием и обратной связью.
Чтобы реализовать ПИ-регулятор в цифровой области, его необходимо дискретизировать. Дискретизированная форма ПИ-регулятора, основанная на методе удержания нулевого порядка, показана на следующем рисунке.

Рисунок 2. ПИ-регулятор на основе метода удержания нулевого порядка

Краткое содержание

Особенности (задать вопрос)
ПИ-контроллер Speed ID IQ имеет следующие ключевые особенности:

Вычисляет ток по оси d, ток по оси q и скорость двигателя.

Алгоритм ПИ-регулятора работает для одного параметра за раз
Включены функции автоматической защиты от запуска и инициализации.

Внедрение IP Core в Libero Design Suite (задать вопрос)
IP-ядро должно быть установлено в каталог IP программного обеспечения Libero SoC. Это делается автоматически с помощью функции обновления каталога IP в программном обеспечении Libero SoC, либо ядро IP можно вручную загрузить из каталога. После того как IP-ядро установлено в IP-каталоге программного обеспечения Libero SoC, ядро можно настроить, сгенерировать и создать экземпляр с помощью инструмента SmartDesign для включения в список проектов Libero.

Использование устройства и производительность

(Задайте вопрос)

В следующей таблице указано использование устройств, используемых для PI-контроллера Speed ID IQ.
Таблица 1. Использование ПИ-контроллера Speed ID IQ

Важный:

Данные в предыдущей таблице собраны с использованием типичных настроек синтеза и макета. Для источника эталонной синхронизации CDR установлено значение «Выделенный», а другие значения конфигуратора не изменены.

Тактовая частота ограничена 200 МГц при выполнении анализа синхронизации для достижения показателей производительности.

1. Функциональное описание (задать вопрос)

В этом разделе описаны детали реализации ПИ-контроллера Speed ID IQ.
На следующем рисунке показана блок-схема ПИ-контроллера Speed ID IQ на уровне системы.
Рисунок 1-1. Блок-схема системного уровня ПИ-контроллера Speed ID IQ

Примечание: ПИ-регулятор Speed ID IQ выполняет алгоритм ПИ-регулятора для трех величин: тока по оси d, тока по оси q и скорости двигателя. Блок предназначен для минимизации использования аппаратных ресурсов. Блок позволяет алгоритму ПИ-регулятора запускаться для одного параметра за раз.

1.1 Антизавершение и инициализация (задать вопрос)
ПИ-регулятор имеет минимальный и максимальный пределы выходного сигнала, чтобы поддерживать выходной сигнал в пределах практических значений. Если ненулевой сигнал ошибки сохраняется в течение длительного времени, интегральная составляющая контроллера продолжает увеличиваться и может достичь значения, ограниченного его разрядностью. Это явление называется завершением интегратора, и его следует избегать, чтобы обеспечить надлежащий динамический отклик. ПИ-регулятор IP имеет автоматическую функцию защиты от завершения, которая ограничивает интегратор, как только ПИ-регулятор достигает насыщения.

В некоторых приложениях, таких как управление двигателем, важно инициализировать ПИ-регулятор правильным значением перед его включением. Инициализация ПИ-регулятора с использованием хорошего значения позволяет избежать резких операций. Блок IP имеет вход разрешения для включения или отключения ПИ-регулятора. Если эта опция отключена, выходной сигнал равен входному значению единицы измерения, а когда эта опция включена,
выходом является вычисленное значение PI.

1.2 Разделение времени ПИ-контроллера (задать вопрос)
В алгоритме полеориентированного управления (FOC) имеется три ПИ-регулятора для скорости, идентификатора тока по d-оси и тока Iq по оси q. Входные данные одного ПИ-регулятора зависят от выходных данных другого ПИ-регулятора, поэтому они выполняются последовательно. В любой момент времени работает только один экземпляр ПИ-регулятора. В результате вместо использования трех отдельных ПИ-регуляторов используется один ПИ-регулятор, который распределяет время для скорости, идентификатора и Iq для оптимального использования ресурсов.

Модуль Speed_Id_Iq_PI позволяет совместно использовать ПИ-регулятор через сигналы запуска и завершения для каждого из сигналов Speed, Id и Iq. Параметры настройки Kp, Ki, а также минимальный и максимальный пределы каждого экземпляра контроллера можно настроить независимо через соответствующие входы.

2. Параметры ПИ-регулятора Speed ID IQ и сигналы интерфейса (задать вопрос)

В этом разделе обсуждаются параметры в конфигураторе графического интерфейса контроллера Speed ID IQ PI и сигналы ввода-вывода.

2.1 Настройки конфигурации (задать вопрос)
В следующей таблице приведено описание параметров конфигурации, используемых при аппаратной реализации ПИ-контроллера Speed ID IQ. Это общие параметры, и их можно изменять в соответствии с требованиями приложения.

Таблица 2-1. Параметр конфигурации

2.2 Входные и выходные сигналы (задать вопрос)
В следующей таблице перечислены входные и выходные порты ПИ-контроллера Speed ID IQ.

Таблица 2-2. Входы и выходы ПИ-контроллера Speed ID IQ

3. Временные диаграммы (задать вопрос)

В этом разделе обсуждаются временные диаграммы контроллера Speed ID IQ PI.
На следующем рисунке показана временная диаграмма ПИ-контроллера Speed ID IQ.

Рисунок 3-1. Временная диаграмма ПИ-контроллера Speed ID IQ

4. Испытательный стенд

(Задайте вопрос)
Для проверки и тестирования PI-контроллера Speed ID IQ используется унифицированный испытательный стенд, называемый пользовательским испытательным стендом. Тестовый стенд предназначен для проверки функциональности контроллера Speed ID IQ PI Controller IP.

4.1 Моделирование (задать вопрос)
Следующие шаги описывают, как смоделировать ядро с помощью тестового стенда:
1. Перейдите на вкладку «Каталог Libero SoC», разверните Solutions-MotorControl, дважды щелкните Speed ID IQ PI Controller, а затем нажмите «ОК». Документация, связанная с IP, указана в разделе «Документация».

Важно: Если вы не видите вкладку «Каталог», перейдите к View > меню Windows и щелкните Каталог, чтобы сделать его видимым.

Рисунок 4-1. Контроллер Speed ID IQ PI IP Core в каталоге SoC Libero

2. На вкладке «Иерархия стимулов» выберите тестовый стенд (speed_id_iq_pi_controller_tb.v), щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Имитировать пред-синтезирующий дизайн» > «Открыть в интерактивном режиме».
Важно! Если вы не видите вкладку «Иерархия стимулов», перейдите к View > меню Windows и щелкните Stimulus Hierarchy, чтобы сделать его видимым.

Рисунок 4-2. Моделирование дизайна предварительного синтеза

ModelSim открывается с помощью тестового стенда file, как показано на следующем рисунке.

Рисунок 4-3. Окно моделирования ModelSim

Важный: Если моделирование прерывается из-за ограничения времени выполнения, указанного в .do file, используйте команду run -all, чтобы завершить симуляцию.

5. История изменений (задать вопрос)

История изменений описывает изменения, которые были реализованы в документе. Изменения перечислены по редакции, начиная с самой последней публикации.

Таблица 5-1. лист регистраций изменений

Поддержка микросхемы ПЛИС

(Задайте вопрос)

Группа продуктов Microchip FPGA обеспечивает свою продукцию различными службами поддержки, включая службу поддержки клиентов,
Центр технической поддержки клиентов, г. webсайт и офисы продаж по всему миру. Клиентам рекомендуется посетить онлайн-ресурсы Microchip, прежде чем обращаться в службу поддержки, поскольку весьма вероятно, что на их вопросы уже были даны ответы.

Обратитесь в Центр технической поддержки через webсайте www.microchip.com/support. Укажите номер детали устройства FPGA, выберите соответствующую категорию корпуса и загрузите проект. files при создании обращения в техподдержку. Обратитесь в службу поддержки клиентов за нетехнической поддержкой продукта, такой как цены продукта, обновления продукта, информация об обновлении, статус заказа и авторизация.

Из Северной Америки звоните по телефону 800.262.1060
Из других стран звоните по телефону 650.318.4460
Факс, из любой точки мира, 650.318.8044

Информация о микросхеме

(Задайте вопрос)

Микрочип Webсайт (задать вопрос)
Microchip предоставляет онлайн-поддержку через наш webсайте www.microchip.com/. Этот webсайт используется для создания files и информация легко доступна для клиентов. Некоторые из доступных материалов включают:

Поддержка продукта — листы данных и опечатки, примечания по применению иampпрограммы le, ресурсы по проектированию, руководства пользователя и документы по поддержке оборудования, последние версии программного обеспечения и архивное программное обеспечение
Общая техническая поддержка — часто задаваемые вопросы (FAQ), запросы на техническую поддержку, онлайн-дискуссионные группы, список участников партнерской программы разработки Microchip.
Бизнес Microchip — руководства по выбору продуктов и заказу, последние пресс-релизы Microchip, список семинаров и мероприятий, списки офисов продаж Microchip, дистрибьюторов и заводских представителей.

Служба уведомления об изменении продукта

(Задайте вопрос)

Служба уведомлений об изменениях продуктов Microchip помогает держать клиентов в курсе продуктов Microchip. Подписчики будут получать уведомления по электронной почте о любых изменениях, обновлениях, исправлениях или ошибках, связанных с определенным семейством продуктов или интересующим его инструментом разработки.

Чтобы зарегистрироваться, перейдите на сайт www.microchip.com/pcn и следуйте инструкциям по регистрации.

Поддержка клиентов (задать вопрос)

Пользователи продукции Microchip могут получить помощь по нескольким каналам:

Дистрибьютор или представитель
Местный офис продаж
Инженер по встраиваемым решениям (ESE)

Техническая поддержка

Клиенты должны обратиться за поддержкой к своему дистрибьютору, представителю или ESE. Местные офисы продаж также доступны для помощи клиентам. Список офисов продаж и местоположений включен в этот документ.

Техническая поддержка доступна через webсайт по адресу: www.microchip.com/support

Функция защиты кода устройств Microchip (задать вопрос)

Обратите внимание на следующие сведения о функции защиты кода на продуктах Microchip:

Продукция Microchip соответствует спецификациям, содержащимся в соответствующем паспорте Microchip.

Компания Microchip уверена, что ее семейство продуктов безопасно при использовании по назначению, в соответствии с эксплуатационными спецификациями и в нормальных условиях.
Microchip ценит и активно защищает свои права на интеллектуальную собственность. Попытки нарушить функции защиты кода продукта Microchip строго запрещены и могут нарушать Закон об авторском праве в цифровую эпоху.
Ни Microchip, ни любой другой производитель полупроводников не может гарантировать безопасность своего кода. Защита кода не означает, что мы гарантируем, что продукт «неуязвим». Защита кода постоянно развивается. Microchip стремится постоянно улучшать функции защиты кода в своих продуктах.

Правовое уведомление

(Задайте вопрос)

Эта публикация и содержащаяся в ней информация могут использоваться только с продуктами Microchip, в том числе для разработки, тестирования и интеграции продуктов Microchip с вашим приложением. Использование этой информации каким-либо иным образом нарушает настоящие условия. Информация о приложениях для устройств предоставляется только для вашего удобства и может быть заменена обновлениями. Вы несете ответственность за то, чтобы ваше приложение соответствовало вашим спецификациям. Обратитесь в местный офис продаж Microchip за дополнительной поддержкой или получите дополнительную поддержку на сайте www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

ЭТА ИНФОРМАЦИЯ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ КОМПАНИЕЙ MICROCHIP «КАК ЕСТЬ». MICROCHIP НЕ ДЕЛАЕТ НИКАКИХ ЗАЯВЛЕНИЙ ИЛИ ГАРАНТИЙ ЛЮБОГО РОДА, ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, ПИСЬМЕННЫХ ИЛИ УСТНЫХ, УСТАНОВЛЕННЫХ ЗАКОНОМ ИЛИ ИНЫХ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ИНФОРМАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ЛЮБЫЕ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ НЕНАРУШЕНИЯ ПРАВ, ТОВАРНОЙ ПРИГОДНОСТИ И ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНОЙ ЦЕЛИ ИЛИ ГАРАНТИИ, СВЯЗАННЫЕ С ЕЕ СОСТОЯНИЕМ, КАЧЕСТВОМ ИЛИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ.

НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ MICROCHIP НЕ БУДЕТ НЕСТИ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ КОСВЕННЫЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ, ШТРАФНЫЕ, СЛУЧАЙНЫЕ ИЛИ КОСВЕННЫЕ ПОТЕРИ, УЩЕРБ, ИЗДЕРЖКИ ИЛИ РАСХОДЫ ЛЮБОГО РОДА, СВЯЗАННЫЕ С ИНФОРМАЦИЕЙ ИЛИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ, КАКИМ БЫ ТО НИ БЫЛО ПРИЧИНОЙ, ДАЖЕ ЕСЛИ MICROCHIP БЫЛ УВЕДОМЛЕН О ВОЗМОЖНОСТИ ИЛИ УЩЕРБ МОЖНО ПРЕДВИДЕТЬ. В МАКСИМАЛЬНОМ ОБЪЕМЕ, РАЗРЕШЕННОМ ЗАКОНОМ, ОБЩАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ MICROCHIP ПО ВСЕМ ПРЕТЕНЗИЯМ, КАКИМ-ЛИБО ОБРАЗОМ СВЯЗАННЫМ С ИНФОРМАЦИЕЙ ИЛИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ, НЕ БУДЕТ ПРЕВЫШАТЬ СУММУ ПЛАТЕЖЕЙ, ЕСЛИ ТАКИЕ БЫЛИ, КОТОРЫЕ ВЫ ЗАПЛАТИЛИ НАПРЯМУЮ MICROCHIP ЗА ИНФОРМАЦИЮ.

Использование устройств Microchip в системах жизнеобеспечения и/или безопасности полностью на риск покупателя, и покупатель соглашается защищать, возмещать убытки и ограждать Microchip от любых убытков, претензий, исков или расходов, возникающих в результате такого использования. Никакие лицензии не передаются, подразумеваемые или иным образом, в соответствии с любыми правами интеллектуальной собственности Microchip, если не указано иное.

Торговые марки

(Задайте вопрос)
Название и логотип Microchip, логотип Microchip, Adaptec, AVR, логотип AVR, AVR Freaks, BesTime, BitCloud,
CryptoMemory, CryptoRF, dsPIC, flexPWR, HELDO, IGLOO, JukeBlox, KeeLoq, Kleer, LANCheck, LinkMD,
maXStylus, maXTouch, MediaLB, megaAVR, Microsemi, логотип Microsemi, MOST, логотип MOST, MPLAB, OptoLyzer,
PIC, picoPower, PICSTART, логотип PIC32, PolarFire, Prochip Designer, QTouch, SAM-BA, SenGenuity, SpyNIC, SST,
Логотип SST, SuperFlash, Symmetricom, SyncServer, Tachyon, TimeSource, tinyAVR, UNI/O, Vectron и XMEGA
зарегистрированные торговые марки Microchip Technology Incorporated в США и других странах.

AgileSwitch, APT, ClockWorks, The Embedded Control Solutions Company, EtherSynch, Flashtec, Hyper Speed
Control, HyperLight Load, Libero, MotorBench, mTouch, Powermite 3, Precision Edge, ProASIC, ProASIC Plus,
Логотип ProASIC Plus, QuietWire, SmartFusion, SyncWorld, Temux, TimeCesium, TimeHub, TimePictra, TimeProvider,
TrueTime и ZL являются зарегистрированными торговыми марками Microchip Technology Incorporated в США.

Подавление соседних клавиш, AKS, аналоговый для цифровой эпохи, любой конденсатор, AnyIn, AnyOut, расширенное переключение,
BlueSky, BodyCom, Clockstudio, CodeGuard, CryptoAuthentication, CryptoAutomotive, CryptoCompanion,
Криптоконтроллер, dsPICDEM, dsPICDEM.net, динамическое сопоставление средних значений, DAM, ECAN, Espresso T1S,

EtherGREEN, GridTime, IdealBridge, внутрисхемное последовательное программирование, ICSP, INICnet, интеллектуальное распараллеливание, IntelliMOS,
Межчиповое соединение, JitterBlocker, Knob-on-Display, KoD, maxCrypto, maxView, memBrain, Минди, МиВи, MPASM,
MPF, сертифицированный логотип MPLAB, MPLIB, MPLINK, MultiTRAK, NetDetach, всезнающая генерация кода, 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,
ВекторБлокс, VeriPHY, ViewSpan, WiperLock, XpressConnect и ZENA являются торговыми марками Microchip Technology.

Зарегистрирована в США и других странах.
SQTP — знак обслуживания Microchip Technology Incorporated в США.
Логотип Adaptec, Frequency on Demand, Silicon Storage Technology и Symmcom являются зарегистрированными товарными знаками Microchip Technology Inc. в других странах.
GestIC является зарегистрированной торговой маркой Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG, дочерней компании Microchip Technology Inc., в других странах.
Все остальные товарные знаки, упомянутые здесь, являются собственностью соответствующих компаний.
© 2023, Microchip Technology Incorporated и ее дочерние компании. Все права защищены.
ISBN: 978-1-6683-2179-9

Система управления качеством

(Задайте вопрос)
Для получения информации о системах управления качеством Microchip посетите сайт www.microchip.com/quality.

Продажи и обслуживание по всему миру

Узнайте больше об этом руководстве и загрузите PDF-файл:

Документы/Ресурсы

MICROCHIP v4.2 Speed ID IQ PI-контроллер [pdf] Руководство пользователя
v4.2 Speed ID IQ PI Controller, v4.2, Speed ID IQ PI Controller, IQ PI Controller, PI Controller, Controller

Ссылки

Руководство пользователя