MATLABでDCモータのIPD制御シミュレーションを行うプログラム

DC-motor-IPD-control-simulation.m

clear all;
clc;

%% シミュレーション用のモデル作成
dt=0.001;       %シミュレーション周期[s]
Tc=0.001;       %マイコン制御周期[s]
FinishTime=1.2; %シミュレーションの終了時間[s]

%      359.2
%   ------------
%   s^2 + 37.33s
[A, B, C, D] = tf2ss(359.2, [1 37.33 0]);%伝達関数を状態方程式に変換
sys = ss(A, B, C, D);%状態空間モデルの作成
Gz=c2d(sys,dt);%シミュレーション周期で状態空間モデルを離散化


%% 変数の初期化
r = 1*pi/360;   %目標値[rad]
u = 0;          %モデルの入力[V]
y = 0;          %モデルの出力[rad]
v = 5;          %電源電圧[V]
y_old=0;        %過去の出力
u_I=0;          %積分
xp = [0;0];     %状態変数
Kp = 0;         %Pゲイン
Ki = 0;         %Iゲイン
Kd = 0;         %Dゲイン
count = 1;      %ログ用のカウント


%% シミュレーションループ
for Time = 0:dt:FinishTime
    
    if mod(Time,Tc) == 0
        
        %ログ用の変数
        umem(count)=u;
        ymem(count)=y*360/pi;%分かりやすいように[rad]から[deg]に変換
        tmem(count)=Time;
        
        e = r - y;%偏差の計算
        u_I = u_I + e*Tc;%積分の計算
        u = -Kp*y - Kd*(y - y_old)/Tc + Ki*u_I;%I-PD制御
        y_old = y;
        
        %入力が電源電圧以上にならないよう入力を制限
        if u > v
            u = v;%入力の制限
            u_I = u_I - e*Tc;%積分器の停止（アンチワインドアップ制御）
        end
        if u < -v
            u = -v;%入力の制限
            u_I = u_I - e*Tc;%積分器の停止（アンチワインドアップ制御）
        end
        
        count=count+1;%ログカウントの更新
        
    end
    
    xp=Gz.A*xp+Gz.B*u;
    y=Gz.C*xp+Gz.D*u;

end

%% シミュレーション結果の表示
figure(1),plot(tmem, umem)
figure(2),plot(tmem, ymem)

S3 = stepinfo(ymem,tmem,r,'RiseTimeThreshold',[0 0.632])%時定数とかの表示