СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-7

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ и временным разделением каналов. Указанный метод обеспечивает эконо мию системных ресурсов путём ис пользования единого тракта для обра ботки нескольких каналов передачи данных. При использовании метода свёртывания не предъявляются особые требования к мультиплексной переда че сигнала и буферизации данных, в отличие от разработок, получаемых в результате ручного свёртывания. Ри сунок 9 показывает, как свёртывание позволяет уменьшить число сочетаний блоков устройства, не используемых в процессе его функционирования. Для экспериментальной оценки результатов применения методики комплексного проектирования опти мальных систем управления элек тродвигателями на базе ПЛИС с использованием развёрнутого и свёр нутого оборудования можно восполь зоваться базовой оценкой с помощью алгоритма моделирования FOC компа нии Altera. Алгоритм включает преоб разования Кларка/Парка, выполнение функций блоков ПИ регулирования, суммирования (вычитания), умноже ния, операторов SIN и COS. Экспери ментальный стенд содержит модель электродвигателя, DSP Builder для FOC контроллера скорости, внешнюю об ратную связь с ПИ регулятором, а так же необходимую логику и элементы. Результаты, полученные примодели ровании в среде Simulink системы уп равления электроприводом на основе ПЛИСсемействаCyclone IVприодинар ной точности с плавающей точкой и фиксированной точке, для развёрнутой и свёрнутой конфигураций, приведе ны в таблице 1 и на рисунке 10. Резуль татыиспользованияDSPBuilder привы полнении операций с фиксированной или плавающей точкой при свёртыва нии блоков для реализации системы управления представлены в таблице 2. Приведённые данные показывают су щественное снижение числа блоков сложения и умножения при использо вании свёртывания, а значит, уменьше ние плотности блоков в реализуемом устройстве системы управления элек троприводом в ПЛИС Cyclone IV. Дву кратное увеличение времени задержки допустимо при реализации системы управления электроприводом. Полученные экспериментальные ре зультаты позволяют сделать следую щие выводы: ● использование модели FOC с плава ющей точкой влияет на число ис пользуемых логических элементов. Время задержки увеличивается не значительно (до 5 мкс), что допусти мо для подобных операций; ● метод свёртывания обеспечивает оптимизациюаппаратных ресурсов. Таким образом, предлагаемая мето дика, основанная на использовании инструментов Simulink и Matlab для моделирования, DSP Builder для опти мизации алгоритма управления элек тродвигателем, SOPC Builder для сис темной интеграции и программного обеспечения Quartus II для синтеза проектирования и монтажа проекта обеспечивает возможность комплекс ного проектирования оптимальных систем управления электродвигателя ми на основе ПЛИС. Применение описанной методики при построении электропривода поз воляет исключить непроизводитель ное потребление электроэнергии, а в системах кондиционирования возду ха, теплоснабжения и водоснабжения дополнительно обеспечить экономию тепла (до 10%) и снижение водопо требления (до 20%). 59 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2011 Таблица 1. Результаты использования системы управления без свертывания и с полным свёртыванием элементов схемы Таблица 2. Результаты использования в системе управления представления чисел с плавающей и фиксированной точкой Спецификация Без свёртывания С полным свёртыванием Блоки сложения (вычитания) 22 1 Блоки умножения 22 1 Блоки sin 4 1 Максимальная пропускная способность, Мегавыборок/с 100 1 Спецификация Фиксированная точка, 16 бит Фиксированная точка, 32 бит Плавающая точка Число логических элементов 2000 4000 12 000 Число 18 битных умножителей 4 5 28 Время задержки, мкс 1,21 1,36 2,65 Тел.: (495) 234 0636 ● Факс: (495) 234 0640 E mail: info@prosoft.ru ● www.prosoft.ru ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР ПРОДУКЦИИ SCHAEFER Реклама © СТА-ПРЕСС