JP2006318200A - ブロック線図型シミュレーションモデル作成装置、リアルタイムシミュレーション実行装置、及び、ライブラリ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ブロック線図が表示される表示部12と、ライブラリMが記憶された記憶部13とを備え、ライブラリMには、パラメータ可変モータモデルを含む部品モデルが格納され、表示部12上で、ライブラリMからパラメータ可変モータモデルを表すブロックを取得して、そのブロックを組み込んでブロック線図を作成するモデル作成手段と、ブロック線図によって定義されたシミュレーションモデルのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、を備えたブロック線図型シミュレーションモデル作成装置1。
【選択図】 図1
Description
図1に示すように、シミュレーションモデル作成装置(以下、作成装置と略す。)1とリアルタイムシミュレーション実行装置(以下、実行装置と略す。)3とは、Ethernet(登録商標)等のLAN4により互いに接続されている。
モータライブラリMには、モータシステムのシミュレーションモデルを構成する部品モデルが格納されている。ここで、部品モデルが格納されているとは、少なくとも、その部品モデルのプログラムと、その部品モデルを表すブロックとが格納されていることをいう。
モータモデルのパラメータを可変にすることで、より忠実に実モータを模擬するモデルが得られることについて説明する。適用例として温度によるコイルの巻線抵抗の変化をモデルに与えた場合を示す。
ここで、t0は基準温度でt0=80(℃)、R0は基準抵抗値でR0=17.4(Ω)、αは温度係数でα=3.9×10-3(K-1)である。式(i)に図16の温度変化を入れた場合、時間と共に巻線抵抗Rsは図17のように変化する。実モータでは、このように温度変化により巻線抵抗Rsが変化する。
IPMSM(埋込磁石同期モータ)の鎖交磁束特性を持たせたモータモデルについて、次に説明する。このモデルのブロック線図を、図4に示す。このブロック線図の作成方法は、図3のモデルと同様であるので省略する。図4のモデルは、角速度テーブルであるブロックB15から、時間と共に速度を加速した後一定速度に保つような指令値が、PMSMコントローラであるブロックB13に与えられ、この指定値に基づく電圧値が、ブロックB13からB12、B3、B4、B5を介して、ブロックB1に与えられる例である。
次に、実モータと同様な特性を持つ仮想モータを実現するには、パラメータを可変にするのみならず、FPGA等のハードウェアを用いて高速処理をすることが望ましいことを、図3のモデルを例に説明する。
上記実施形態では、FPGAを高速処理モデルの演算処理を行うように予めプログラムしておき、リアルタイムシミュレーション用プログラムには高速処理モデルのプログラム(高速処理モデルの演算処理を行うプログラム)を含めないこととしたが、リアルタイムシミュレーション用プログラムに高速処理モデルのプログラムを含めることとし、実行装置3へのダウンロード時等、実行前に高速処理モデルのプログラムに基づいてFPGAを書き換えるように構成してもよい。
3…リアルタイムシミュレーション実行装置
12…表示部
13…記憶部
33…低速処理部
34…高速処理部
M…モータライブラリ
Claims (9)
- シミュレーションモデルを定義するブロック線図が表示される表示部と、ライブラリが記憶された記憶部とを備えたブロック線図型シミュレーションモデル作成装置(以下、作成装置という。)であって、
前記ライブラリには、モータシステムのシミュレーションモデルを構成する部品のモデル(以下、部品モデルという。)が格納され、
前記部品モデルには、入力されたデータに対してモータの動きを模擬するための演算を行ってデータを出力するモータモデルであって、前記演算に用いるパラメータをシミュレーション実行中に変化させることができる前記モータモデル(以下、パラメータ可変モータモデルという。)が含まれ、
前記表示部上で、前記ライブラリから前記パラメータ可変モータモデルを表すブロックを取得して、当該ブロックを組み込んで前記ブロック線図を作成するモデル作成手段と、
前記ブロック線図によって定義されたシミュレーションモデルのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
を備えたことを特徴とする作成装置。 - 前記パラメータ可変モータモデルを表すブロックに、パラメータ変更外部端子が設けられ、
前記パラメータ可変モータモデルを含むシミュレーションモデルのシミュレーションを実行する場合に、前記シミュレーション実行手段が、シミュレーション実行前に前記パラメータ可変モータモデルに対して与えられた前記パラメータを、シミュレーション実行中に前記パラメータ変更外部端子を介して入力された値を用いて変更することにより、前記パラメータをシミュレーション実行中に変化させる
ことを特徴とする請求項1記載の作成装置。 - 前記部品モデルには、高速処理することが指定されたモデル(以下、高速処理モデルという。)が含まれ、前記高速処理モデルには、前記演算を高速処理することが指定された前記モータモデル(以下、高速処理モータモデルという。)が含まれることを特徴とする請求項1または2記載の作成装置。
- 前記ブロック線図によって定義されたシミュレーションモデルのリアルタイムシミュレーション用プログラムを生成するプログラム生成手段を備え、
前記プログラム生成手段は、前記シミュレーションモデルに前記高速処理モデルが含まれている場合に、前記高速処理モデルのリアルタイムシミュレーション用プログラムを含めずに、前記リアルタイムシミュレーション用プログラムを生成する
ことを特徴とする請求項3記載の作成装置。 - 請求項4記載の作成装置によって生成されたリアルタイムシミュレーション用プログラムに従ってシミュレーションを実行するリアルタイムシミュレーション実行装置であって、
フィールドプログラマブルゲートアレイ(以下、FPGAという。)により演算を行う高速処理部と、CPUにより演算を行う低速処理部とを備え、
前記高速処理部が前記高速処理モデルの演算処理を行うように予めプログラムされて、前記高速処理部が前記高速処理モデルとして動作し、
前記低速処理部が前記リアルタイムシミュレーション用プログラムに従って動作する
ことを特徴とするリアルタイムシミュレーション実行装置。 - 前記ブロック線図によって定義されたシミュレーションモデルのリアルタイムシミュレーション用プログラムを生成するプログラム生成手段を備え、
前記プログラム生成手段は、前記シミュレーションモデルに前記高速処理モデルが含まれている場合に、前記高速処理モデルのリアルタイムシミュレーション用プログラム(以下、高速処理プログラムという。)を含めて、前記リアルタイムシミュレーション用プログラムを生成する
ことを特徴とする請求項3記載の作成装置。 - 請求項6記載の作成装置によって生成されたリアルタイムシミュレーション用プログラムに従ってシミュレーションを実行するリアルタイムシミュレーション実行装置であって、
FPGAにより演算を行う高速処理部と、CPUにより演算を行う低速処理部とを備え、
前記リアルタイムシミュレーション用プログラムに前記高速処理プログラムが含まれている場合に、前記高速処理プログラムに基づいて前記高速処理部が前記高速処理モデルの演算処理を行うようにプログラムされて、前記高速処理部が前記高速処理モデルとして動作し、
前記低速処理部が前記リアルタイムシミュレーション用プログラムの前記高速処理プログラム以外の部分に従って動作する
ことを特徴とするリアルタイムシミュレーション実行装置。 - 請求項1、2、3、4、または、6記載の作成装置に用いられるブロック線図型シミュレーションモデル作成用ライブラリであって、モータシステムのシミュレーションモデルを構成する部品モデルが格納され、前記部品モデルには、入力されたデータに対してモータの動きを模擬するための演算を行ってデータを出力するとともに、前記演算に用いるパラメータをシミュレーションの実行中に変化させることができるモータモデルが含まれることを特徴とするライブラリ。
- モータを模擬するモータモデルを含むブロック線図型シミュレーションモデルのシミュレーションを実行するリアルタイムシミュレーション実行装置であって、
入力されたデータに対して、FPGAにより前記モータの動きを模擬するための演算を行って、データを出力する高速処理部と、
CPUにより演算を行う低速処理部と、
を備え、シミュレーション実行中に、前記高速処理部が、少なくとも、前記低速処理部から入力された値、前記高速処理部で発生した値、前記リアルタイムシミュレーション実行装置の外部から入力された値、のいずれかにより、前記モータの動きを模擬する演算に用いるパラメータを変化させることを特徴とするリアルタイムシミュレーション実行装置。
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