制御設計

世界初の量産型 EV である『日産リーフ』は 2010 年 12 月より米国、日本、欧州に順次投入され、2012 年にはグローバルに量産を開始する予定である。リーフの車両制御コントローラは電動パワートレインの制御はもちろん、EV-IT などの EV 固有のコンテンツにも深く関わっている。この制御開発においては、モデルベース設計を適用し大幅な開発期間の短縮を図ることができたので、その概要について紹介する。

モデルベースデザイン (MBD) は、開発効率向上や検証作業の前倒し等、制御系設計の課題を解決するための方法として、実機の代替となるモデルを活用した開発アプローチです。MATLAB/Simulink は MBD の中心となるソフトであり、制御ソフト/制御装置/制御対象のモデリングからシステム応答解析、シミュレーションによる仮想実験、モデル生成コードを用いた実機実験までをシームレスに行うことができます。本セッションでは、MBD の概要および MATLAB/Simulink 製品を用いた制御系設計の“いろは”についてデモを中心にして紹介します。

• 対象：
  制御系設計者、MATLAB/Simulink に興味のある方
• キーワード：
  モデルベースデザイン、モデルベース開発、MBD、制御系設計

近年、産業界における制御システム開発の現場において、開発効率の改善の取組みとして、早期段階より積極的にシミュレーションが活用されています。MATLAB 製品は、この制御システム開発を強力にサポートする製品であり、モデリング、制御設計、コード生成、モデル検証などを行う上で、非常に有効な機能が提供されています。現在、MATLAB 製品は年 2 回リリースされており、それぞれのリリース毎に、様々な新機能の追加や機能の向上が行われています。本セッションでは、最新バージョンが提供する「制御システム開発に関わる新機能」について、デモを交えて紹介します。

• 対象：
  制御システム開発に関わる新機能にご興味をお持ちの方
• キーワード：
  モデリング、制御設計、コード生成、モデル検証

これまで様々な制御理論が研究され、多くの制御系設計法が提案されています。その中でも非線形制御理論は難解なイメージが強く、制御系設計へ適用されるケースは少ないですが、非線形制御が優れた制御性能を発揮する可能性を秘めているのも事実であり、いかにしてモデルベースデザインに組み込むかが課題となります。本セッションでは、非線形制御法の1つとしてよく知られているスライディングモード制御にチャレンジします。スライディングモード制御の基礎的な理論についてご紹介し、例題を通じて MATLAB/Simulink 製品を活用したプラントモデリング、コントローラー設計、シミュレーションなど、制御系設計プロセスを実践します。

• 対象：
  制御系設計者 (初心者歓迎)
  制御や理論に興味のある方
• キーワード：
  制御理論、非線形制御、スライディングモード制御、制御系設計、モデルベースデザイン、プラントモデリング、シミュレーション
• 関連講演：
  F3 モデルベースデザインによる制御系設計入門
  E2 DC/DC コンバーターのディジタル制御システム設計

モデルベースデザインでは、開発規模が大きくなるにつれてモデルの規模も大きくなります。
その際、コンポーネント (機能) ごとにモデルを分割することで一つ一つのモデル規模を小さくし、また各モデル開発を平行して開発を行うことで効率改善が期待できます。
ここでは Simulink を使ったコンポーネントベース設計と、API を用いた構成管理ツールとの連携について紹介致します。

• 対象：
  大規模なモデル開発を行う方、モデルの構成管理に興味のある方
• キーワード：
  モデルベースデザイン、モデル開発、モデルリファレンス、構成管理

MathWorks から提供されているコード自動生成製品を使用すると、実機を用いた制御実験や反復検証で求められるコーディング工数を大幅に削減や、実機を模擬した組み込みソフトウェアテストを行ってメカ・エレ・ソフトの並行開発やテスト作業の効率化を図ることができます。C/C++ コード生成については、R2011a で製品構成が大幅に整理・統合され、基本機能が 3 製品に集約されました。
本セッションでは、デモを交えてコード自動生成製品に関する概要や使用方法をご紹介します。また、製品構成変更に代表される最新情報やユーザー適用事例についても取り上げます。モデルを使った組み込みソフトウェア開発・検証の効率化に興味を持っている方は是非ご参加下さい。

• 対象：
  ソフト設計者、先行開発担当、Coder 製品に興味のある方
• キーワード：
  コード自動生成、量産コード、固定小数点、MATLAB Coder、Simulink Coder、Embedded Coder