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制約条件下でのブラシ付きDCモータの角度制御
2023/10/20 18:28
- ブラシ付きDCモータの角度制御について制約条件下での課題と解決方法を解説します
- 制御構造のカスケード制御系において、角度フィードバックループを付けるとアンチリセットワインドアップが効果を発揮しない理由と解決法について考えます
- 角度フィードバックループを制御系から外すと、アンチワインドアップ補償器を付けることで制御量が目標値に収束することがわかります
制約条件下でのブラシ付きＤＣモータの角度制御
2021/04/04 16:30
制約条件下でのブラシ付きＤＣモータの角度制御について教えてください．
ブラシ付きDCモータの角度制御の制御シミュレーションをMATLABでしています．連続時間系です．
制御対象のモデルは，「印可電圧を入力，電流を出力とする１次遅れ系の伝達関数」→「電流を入力，モータ軸の角速度を出力とする１次遅れ系の伝達関数」→「角速度から角度に変換するための積分器」，および「角速度から印可電圧に負帰還する逆起電力のフィードバック信号」から構成されています．
制御構造は，電流フィードバックループ(PID制御)，角速度フィードバックループ(PD制御)，角度フィードバックループ(PID制御)をから成るカスケード制御系です．
制約の無い条件下ではシミュレーションが上手くいったのですが，制御入力(印可電圧)に上限値を設定するとワインドアップが発生しました．そこで，アンチリセットワインドアップ補償器を付けたのですが，制御量（角度）が目標値に収束しません．角度フィードバックループを外して，電流フィードバックループ(PID制御)と角速度フィードバックループ(PD制御)からなる角速度フィードバック制御系にすると，アンチワインドアップ補償器を付けると制御量(角速度)が目標値に収束します．
なぜ角度フィードバックループを付けると，アンチリセットワインドアップをつけても目標値に収束しないのでしょうか？どうすれば収束しますでしょうか？
ご教授の程よろしくお願い致します．
回答 （2件中 1～2件目)
MATLABのPID事例
https://jp.mathworks.com/help/simulink/slref/anti-windup-control-using-a-pid-controller.html?searchHighlight=%E3%83%AF%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%89%E3%82%A2%E3%83%83%E3%83%97&s_tid=srchtitle
＞アンチリセットワインドアップ補償器を付けたのですが，制御量（角度）が目標値に収束しません
恐らく補償器がONしてないか？補償度合いが低いか？のどちらかでは？
基本的にアンチワインドがONすれば積分リセットするハズ
で、 肝心の積分値はゼロになったの？ならなかったの？
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MATLABによるシミュレーションが収束するか/発散するかは本質的な問題ではありません。
実システムで、フィードバック制御が最大のパフォーマンスを発揮できるように、パラメータを調整するためのツールがシミュレーションと捉えて頂くことが適切と思います。
＞なぜ角度フィードバックループを付けると，アンチリセットワインドアップをつけても目標値に収束しないのでしょうか？
ここでいう角度フィードバックは、最外周のフィードバック系のことと思います。抽象的な回答で申し訳ありませんが、マイナーループの制御応答性が、最外周のフィードバック系を安定な状態に維持できる状態にチューニングされていないことが原因と捉えたら如何でしょうか。
MATLABを使ってシミュレーションするメリットは、実システムでは採用しえないような条件でも、システム全体の挙動を把握できることです。お問い合わせの問題も、このメリットを利用して、関係しそうなパラメータを振って解析を行い、どのパラメータが支配的なのかをご自身で確認なさったら如何でしょうか。
そのうえで、現実のシステムの制御系の最適化を行えばよさそうに思います。
