基于Verilog HDL的约束MPC的FPGA硬件实现
来源期刊：控制工程2016年第8期
论文作者：季冬冬 许芳 梅钦 陈虹
文章页码：1208 - 1214
关键词：模型预测控制;Verilog HDL;现场可编程门阵列;粒子群优化算法;实时实验;
摘 要：为提高模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）的在线计算性能,拓展其在快速动态系统中的实际应用,给出了一种基于Verilog硬件描述语言（Hardware Description Language,HDL）的MPC控制器的FPGA（Field Programmable Gate Array,FPGA）硬件实现方法,并采用基于惩罚函数的粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）用于在线求解MPC的约束优化问题。首先,通过Verilog HDL编写实现矩阵运算模块、PSO求解模块,充分利用PSO的并行搜索能力和FPGA的并行计算结构提高MPC的在线计算性能,最后进行模块综合实现基于FPGA的约束MPC控制器。以电子节气门为被控对象进行控制器的实时验证,结果表明设计的MPC-FPGA控制器能够很好地满足电子节气门的快速跟踪要求,并验证了控制器的有效性和实时性。
季冬冬1,2，许芳2，梅钦2，陈虹1,2
1. 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室2. 吉林大学控制科学与工程系
摘 要：为提高模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）的在线计算性能,拓展其在快速动态系统中的实际应用,给出了一种基于Verilog硬件描述语言（Hardware Description Language,HDL）的MPC控制器的FPGA（Field Programmable Gate Array,FPGA）硬件实现方法,并采用基于惩罚函数的粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）用于在线求解MPC的约束优化问题。首先,通过Verilog HDL编写实现矩阵运算模块、PSO求解模块,充分利用PSO的并行搜索能力和FPGA的并行计算结构提高MPC的在线计算性能,最后进行模块综合实现基于FPGA的约束MPC控制器。以电子节气门为被控对象进行控制器的实时验证,结果表明设计的MPC-FPGA控制器能够很好地满足电子节气门的快速跟踪要求,并验证了控制器的有效性和实时性。
关键词：模型预测控制;Verilog HDL;现场可编程门阵列;粒子群优化算法;实时实验;
