速度シミュレータ

質問

速度シミュレータを作りたい・・・設計から実験まで自分で作りたい。PI型速度制御系です。

でも、私にはその速度シミュレータが何のために作られるの？具体的に何を？まったく分からなくて、知っている人は説明していただければありがたい。

ミッション：MATLABを使ってシミュレーションを行ってから、実験室で実機を動かすという内容で、モータの定数が与えられている。

回答No.1

GTAC · ベストアンサー

モータで有る機械の速度を制御する場合に、シミュレータは機械を表現する部分、モーターを表現する部分（電気系、機械系）、制御系を表現する部分があります。
それぞれをモデル化する必要があります。

機械系
回転機械であれば、機械の慣性モーメント、軸の剛性、ねじりばね乗数がひつようですし、大小2つのフライホイールがあったり（２慣性系：少なくともモーターと軸でつながったタイヤだけでも２慣性系）、ギアやバックラッシュのあるもの、ダンパなどの減衰のあるものなどモデル化するべきものがいろいろあります。

モータは電流を機械出力に変換する機械であり慣性モーメントを持っています。
制御系からの電流に従ってどのように反応するのか（制御の言葉では「応答」という）をモデル化する必要があります。

制御系は目標速度を維持したり、目標速度を変更したときにスムーズに変更できたり（最短時間でとか、目標速度をオーバーしないようにとか、振動しないようにとか）する機能を提供します。アナログ制御ならＰＩＤ制御、ディジタル制御あれば離散的ＰＩＤとかその他の制御方法をソフトウエアで実現しています。

よって、実験室で動かすものを（機械、モーター、制御システム）定式化し、それをどうやったら上手くコントロールできるかを制御系に使う定数を色々とシミュレータで変えて求め、実験で確認するというのがミッションです。
ＭＡＴＬＡＢはＬＥＧＯブロックのように要素をつなげていくことでこれらのモデル化とシミュレーションの実行ができるソフトウエアです。ＨＰで無料セミナーの申し込みができますし、セミナー資料や評価版が入手できると思います。

参考URL：

http://www.cybernet.co.jp/matlab/

お礼

返答ありがとうございました。

GTACさんが書いたことはよく分かりましたが・・・

その後、私はまたいろいろ考えた。簡単に言えば、速度シミュレーターがあれば、速度センサをつけなくても（つまり、速度予測できて、速度センサで速度を検査する必要がない）済むので、コストを削減することができる。それと同じように、電流シミュレーターが設計されて実用すれば、電流センサを付かなくても電流予測できて、コストを削減できる。

PMモータd-q座標の電圧方程式から、速度方程式を導出すると、
om=(v-iq(R+sL))/(idL+pi)
ただし、om=電気角、v=q軸電圧、iq,idはそれぞれq軸とd軸の電機子電流、L=インダクタンス、R=抵抗である。

そこからは、離散化を行う必要があり（ディジタル制御をするため）、しかし、電流方程式のような状態方程式ではなくてもよいの？