This paper explores the pipelining strategies for the model predictive control methods. The array and vector processing methods are examined to discover their applicability in the model predictive current method. The potential benefits of the pipelining methods are investigated, and their design methodologies are scrutinized. The model predictive control is a nonlinear control technique that predicts the system dynamics. The model predictive control (MPC) provides rapid response to the load variations and guarantees robust operation. However, the lower sampling period is the main design constraint to achieve a reliable system operation. The selection of a low sampling period demands a powerful digital controller due to the increasing computational burden. To handle the high calculation burden, a field-programmable gate array (FPGA) is a powerful solution. A proper pipelining strategy enables the use of the MPC in real-time applications. In this paper, pipelining strategies and practical design considerations of the FPGA-based predictive current method are presented. The nine switch converter (NSC) is selected as an experimental case study. The experimental results are provided to demonstrate the theoretical framework. The experimental results prove the feasibility of the array processing and vector processing methods in MPC applications.
TUBITAK
117E769
Bu makale, model tahmin kontrol metodları için paralel hesaplama tekniklerini araştırır. Dizi işleme ve vektör işleme metodlarının model tahmin akım kontrol metodu uygulamarında kullanılabilirliği araştırılmıştır. Paralel hesaplama metodlarının potensiyel yararları incelenerek, tasarım metodolojileri mercek altına alınmıştır. Model tahmin kontrol metodu, sistem dinamiklerini tahmin eden doğrusal olmayan bir kontrol yöntemidir. Model tahmin kontrol (MTK) metodu yük varyasyonlarına karşı hızlı bir kapalı-çevrim cevabı sağlar, ayrıca güvenilir bir sistem operasyonunu garanti eder. Ancak, kararlı bir operasyonu elde edebilmek için düşük bir örnekleme zamanı seçilmesi gerekmektedir. Örnekleme zamanının düşük seçilmesi, hesaplama yükünü arttıracağı için yüksek performansa sahip bir gömülü sistem işlemcisine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüksek hesaplama yükünün tolere edilebilmesi için FPGA cihazları güçlü bir çözüm sunmaktadır. İyi tasarlanmış bir paralel hesaplama mimarisi, MTK metodunun gerçek-zamanlı uygulamalarda kullanılabilmesini sağlar. Bu makalede, FPGA-tabanlı model tahmin akım kontrolü için paralel hesaplama mimarileri ve tasarım kriterleri sunulmuştur. Dokuz anahtarlı konvertör (DAK), deneysel uygulamalar için test senaryosu olarak seçilmiştir. Deneysel sonuçlar çalışmada sunulan teorik konsepti desteklenmektedir. Deneysel sonuçlar dizi işleme ve vektör işleme metodunun MTK kontrol yönteminde kullanılabileceğini ispatlamaktadır.
117E769
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Engineering |
Journal Section | Makaleler |
Authors | |
Project Number | 117E769 |
Publication Date | January 31, 2022 |
Submission Date | July 2, 2021 |
Acceptance Date | September 30, 2021 |
Published in Issue | Year 2022 Volume: 9 Issue: 1 |