Real-Time Simulator MOTOR-HILS ラピッドプロトタイピング

掲載日:2020.4.14


唯一、数万回転の高回転高速モータ対応!

ディエスピーテクノロジ(株) MATLAB/Simulink対応高速シュミレータ DT-0007


MATLAB/Simulinkで作成したモデルをリアルタイムに実行できるラピッドプロトタイプコントローラです。ARMコア+FPGAを使った専用ハードウェアによりμsオーダーのシミュレーション周期を実現します。高速な制御演算が必要とされるモータ制御コントローラのプロトタイピングなどに最適な製品です。

  • 高速なFPGAとマルチコアCPUを用いたハードウェア
    • ・極小の応答時間
    • ・外部周辺機器との高速・低遅延なI/O
    • ・ユーザーが使用可能な大容量のメモリーを搭載
  • シミュレーション管理アプリケーションの抜本的な見直し
    • ・計算精度を保ちつつ、演算速度を大幅に改善
  • 再現性の飛躍的な改善
    • ・計算ステップの細分化による再現性の改善
    • ・特に高速な計算を必要とするソルバーを内部FPGAに搭載可能※1
  • システムのスペック
    • ・実装方法  :Simulink Corder
    • ・最小ステップ時間  :1[μsec]
    • ・PMSMのベクトル制御電流ループ※ 2  :0.6[μsec]
    • ・ユーザーが自由に使用可能なメモリー  :512[MB]

※1:カスタマイズにて対応

※2:オプションのFPGAブロックセットを使用した場合

高速コントローラ DT-0007は、従来のマイコンでは実現できなかった複雑な制御を実現します。

演算デバイスはCPUとFPGAを実装しています。シミュレーションモデルのリアルタイム化を実現する場合の柔軟性(CPU)と高速性(FPGA)を両立させています。CPUはARMデュアルコアプロセッサを使用し、Simulinkモデルを高速にリアルタイム処理する事ができます。またCPUの演算処理よりも更に高速演算を行うためにFPGAを搭載しており超高速な入出力やモデル計算を行うことができます。

I/O制御、ベクトル制御の3相⇔dq変換等の演算処理をFPGAに割り当て、CPUリソースを有効に活用することで下記のような高度なアプリケーションを実装することができます。

<スペック>

  • 実装方法:Simulink Corder
  • 最小ステップ時間:1μs
  • 最大PWM周波数:1MHz
  • PWM出力:12ch(3相上下アーム×2セット)
  • DIO:入力 16bit、出力 16bit
  • ベクトル制御演算時間:600ns(オプションのFPGAブロックセット使用時)
  • A/D、D/Aサンプリングレート:50Msps、 各4ch(オプションで8chまで拡張可能)
  • モータ制御用角度検出インタフェース:カウンタ LVTTL 6ch、レゾルバ変換器(オプション)
  • MATLAB対応バージョン:R2015a~R2018a

 

<高速コントローラによって得られるメリット>


  • 計算速度の高速化により、再現困難な現象に対応
    • ▶急激に変化する電圧や、パルスノイズの影響をシミュレーション
    • ▶低インダクタンスモータの制御に最適
    • ▶誘起電圧の高いモータや、超高速モータの制御も可能


  • 並列分散処理
    • ▶複数のシステムと連携して、大規模モデルを低遅延で処理
    • ▶外部FPGAユニットによる計算の高速化
    • ▶RTSim-IIIと高速に接続する専用バスを搭載


  • シミュレータシステムのIoT化
    • ▶ネットワークに接続して、外部機器やホストPCとやり取り

 

 


モータ信号発生器 JMAG連携!コンパクト!低価格!独立型モータシミュレータ!

ディエスピーテクノロジ(株)JMAG-RT対応簡易型モータHILS DT-1053 (レンタル可能)


モータ信号発生器(DT-1053)はPMSMモータの応答を再現するモータシミュレータです。モータのシミュレーション機能に特化することにより、低価格、コンパクトでユーザーを選ばず使用できるモータHILSシステムを容易に構築することが可能です。

レンタルも可能!

モータ信号発生器はインバータ、モータの代わりとして、実物のモータコントローラを接続し、信号レベルでの評価をすることができます。

モータの挙動を再現するためのシミュレーションモデルは、Windows用アプリケーション「Model Loader」を使用してモータ信号発生器へダウンロードされます。

シミュレーションモデルは、JSOL社の電磁界解析ソフトウェアJMAG-Designer及びJMAG-Expressから生成されたJMAG-RTモデル使用することができます。これによりモータの材料や形状に依存する非線形特性を高精度に再現することが可能です。

※ JMAG®は株式会社JSOLの登録商標です。

 

【導入のメリット】

モータ制御システムを開発する際に必要な、モータコントローラ(制御ボード及びソフトウェア)の動作試験を実機のインバータ、モータを用意せずに行うことができます。これにより、コントローラと制御対象の並行開発による開発期間の短縮及びモータの試作回数削減による開発コストの低減を実現します。

また従来のモータHILS(リアルタイムシミュレータ)と比較し、モータシミュレーション機能に特化することにより大幅な低価格化、省スペース化を実現しました。オフィスのデスク上で簡易的にコントローラの試験環境を構築することが可能な製品です。

【仕様】

モータモデル: PMSMモータ(JMAG-RT 空間高調波モデル、LdLqモデル対応)

電流更新: 2μs

角度更新: 2μs

演算精度: 32ビット浮動小数点

A/D:5ch (モータモデル負荷信号入力)

D/A:8ch (モータモデル演算結果出力)

DIO:PWM3相上下アーム入力

エンコーダ、ホールIC出力

レゾルバ:レゾルバ模擬信号発生器(オプション製品)

 

 


ディエスピーテクノロジ(株) 高速モータシミュレータ DT-1500 


  • 再現性を向上させる新開発の非理想インバータを搭載
  • 急な断線による異常な電流をシミュレーション
  • ECU の機能安全性の検証に最適

高速応答と計算精度の向上を両立

  • モータのシミュレーションに特化した高速計算ロジックを最新鋭の大容量FPGA に実装。
  • ソルバーだけでなく周辺回路やCPU を抜本的に見直し、ナノ秒オーダーの計算速度を実現。
  • モデルベース開発における再現性の向上や、詳細なシミュレーションに貢献します。

実機を破壊することなく異常な電流を再現

  • 高精度に計算可能な非理想インバータのソルバーを搭載し、断線シミュレーションに対応。
  • 任意のタイミングで故障状態の設定・解除が可能です。
  • 従来、危険を伴っていた電源ラインの切断を、安全にシミュレーション上で再現できます。

高度なモデリング技術は不要

  • 使用するモータモデルには、JSOL 社のJMAG-RT ファイルを使用可能。
  • お客様が独自開発したモータをシミュレーションすることも可能です。
  • 従来対応が困難だった大容量のモータモデルにも対応しています。

コンバータモデルを増設可能

  • 電源側コンバータモデルのシミュレーションにも対応可能(オプション)。
  • インバータ・モータモデルと組み合わせることで、システム全体を動作検証可能。
  • 直流、単相、三相問わず、様々な種類の電源をシミュレーションできます。

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