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モデルベース制御設計入門－制御設計をよりスムーズに－

MathWorks Japan

アプリケーションエンジニアリング部アプリケーションエンジニア新井 克明

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MATLAB®&Simulink®

モデルベースデザイン基本環境

MathWorksの制御設計ソリューション

Control System Toolbox™線形解析 / 古典・現代制御設計

Simulink Control Design™線形・周波数応答解析 / PID自動調節

Robust Control Toolbox™MIMO/ロバスト制御設計

Simulink Design Optimization™最適化によるパラメータ調整

Neural Network Toolbox™NN制御 / 非線形システム同定

Fuzzy Logic Toolbox™ファジーロジック制御

Model Predictive Control Toolbox™モデル予測制御設計

Stateflow®

フローチャート・状態遷移図設計

目的に応じた様々な機能をオプションとして提供

本講演: よく使う基本機能をピックアップしてお伝えします

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アジェンダ

制御設計で使える標準ライブラリブロック

システムの線形解析

コントローラの設計と調整

まとめ

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Simulink®はシミュレーションベース制御設計環境です

制御設計をサポートする様々な機能を提供します

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Simulink標準ライブラリ

制御設計向けの豊富なライブラリブロックを提供

信号出力 信号取得 連続系 離散系 不連続系 信号経路 信号属性

数式演算 論理演算ルックアップテーブル

ユーザー定義関数 モデル検証

ポート&

サブシステムモデル関連ユーティリティ

Cコードの取り込み

1D/2D

マップデータ四則演算/比較演算Bitデータ/AND・OR

サイン波・ノイズ信号/

測定用スコープ…etc

If・Switch

関数化

バス信号/信号のスイッチ/

型変換・指定積分・遅延・伝達関数/

バックラッシ・リレー・サチレーション

信号の範囲判定

ドキュメント/

モデル情報

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Simulink標準ライブラリブロック

信号ソース

演算周期

エッジ検出時にシステム内の演算を実行

異なる演算周期のシステム間を中継

データ型変換

実行タイミング制御

任意波形の作成 or

ファイルからインポート

データ型のキャスティング

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アジェンダ

制御設計で使える標準ライブラリブロック

システムの線形解析

コントローラの設計と調整

まとめ

12Simulink Control Design™

Simulink Control Design™による線形解析モデル上でシステムの応答特性をすぐに確認

入力ポイント

出力ポイント

応答特性の解析時間応答/周波数応答

応答の可視化プロットの選択

解析対象

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アジェンダ

制御設計で使える標準ライブラリブロック

システムの線形解析

コントローラの設計と調整

まとめ

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ダイアログから簡単調整

PIDブロックによるコントローラー設計

PID Controller (Simulink標準ブロック)を活用できます

Simulink Control Design™がチューニング作業を効率化します

制御タイプの選択

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Simulink Control Design™によるパラメータ調整

制御システムの線形化解析によるPIDコントローラの調整

Simulink Control Design™

1 PIDブロックで調整ボタンをクリック

２ スライダーバーで波形を見ながら調整

3 パラメータ確認＆モデルへ反映

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最適化アルゴリズムによるパラメータ調整のアプローチもあります

Simulink Design Optimization™で最適なパラメータの探索できます

KP KI KD Parシステムの物理的出力限界(e.g. 出力電圧/電流) ・・・・・

独自の制御アルゴリズム

様々な制約条件 たくさんのパラメータ

不連続なシステム

最適化によるパラメータ調整の適用が向いているケース

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Simulink Design Optimization™による制御パラメータの調整

最適化アルゴリズムによるパラメータ探索で目標の応答性能へ合わせ込み

出力・応答特性を制約条件として設定

パラメーターの指定& 最適化の実行

Simulink Design Optimization™

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アジェンダ

制御設計で使える標準ライブラリブロック

システムの線形解析

コントローラの設計と調整

まとめ

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まとめ

線形化によるシステムの特性の解析 PIDコントローラーの自動調整

制約条件に基づくパラメータの最適化 実測結果へのパラメータ合わせ込み

Simulink Control Design™線形・周波数応答解析 / PID自動調節

Simulink Design Optimization™最適化によるパラメータ自動最適化

Simulink®

モデルベースデザイン基本環境

MathWorksプロダクトが制御設計を強力にバックアップします！

可視性に優れた設計&豊富なライブラリ シミュレーションベースでの性能検証

モデルベースデザインでの制御設計を是非お試し下さい！

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技術トレーニングサービスについて

定期トレーニングを開催中

• 「Simulink基礎」

• 「MATLAB と Simulink による制御設計」

トレーニングサービスの最新情報・スケジュール

http://www.mathworks.co.jp/services/training/index.html

お客様のご要望にあわせたトレーニングを提供いたします

– オンサイト・トレーニング

– カスタマイズ・トレーニング

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Accelerating the pace of engineering and science

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