MPC控制器的FPGA实现及其应用

针对先进模型预测控制(MPC: Model PredictiveControl)算法在线求解速度慢的问题, 提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)的MPC控制器的设计方法。通过电路分析, 设计其定点模型, 采用Verilog硬件描述语言流水线方法进行RTL(Register Transfer Level)级MPC控制器设计, 通过在底层设计矩阵加、 减、乘等运算模块, 实现MPC控制器的FPGA设计。最后以电子节气门(ETC: Electronic ThrottleControl)为被控对象, 通过实时仿真实验, 验证了基于FPGA实现的全硬件MPC控制器的有效性与实时性。     

基于FPGA神经网络PID控制器设计

本文提出了一种采用FPGA实现神经网络PID控制器的设计方法。首先在理论上设计三层BP_PID控制器。其次在FPGA芯片上实现了设计的BP_PID控制器,利用VHDL语言采用自上而下的设计方法,设计了BP_PID控制器的各个模块,并在Quartus中进行了时序仿真测试。仿真结果表明,设计过程合理,硬件实现结果正确,为在工业控制领域广泛应用智能控制算法的硬件电路实现创造了条件。     

汽车电子节气门控制器开发

介绍了电子节气门的结构和驱动原理,设计了电子节气门控制器的软硬件.在电子节气门试验台上进行了试验,试验结果证明控制器的动态响应满足设计指标.利用系统辨识的方法获得了电子节气门控制系统的数学模型,分析了电子节气门控制系统的动态特性,证明设计的控制器满足控制要求.     

基于FPGA的VGA图像控制器的设计与实现

VGA（视频图形阵列）是一种标准的显示接口，伴随着嵌入式系统的迅速发展，尤其是高速图像处理的发展．埘可以将实时图像处理进行显示有了更多的需求．这里依据VGA接口原理采用了Verilog HDL语言对Altera的Cyclone系列FPGA（现场可编程门阵列）进行了设计，并验证了结果。通过采用FPGA设计VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器，节省了计算机的处理过程，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。     

基于FPGA的变电站智能电子设备VGA控制器的研究

利用可编程器件FPGA实现VGA彩色显示控制器在工业现场中有很多的应用。用硬件描述语言VHDL对可编程器件FPGA进行功能模块设计、仿真综合,可实现VGA控制器显示各种图形、图像、文字等。     

基于FPGA的雷达模拟器控制系统中分频模块的设计与实现

要以Xilinx公司Spartan_Ⅱ系列XC2S200芯片为FPGA控制单板的核心,设计必要的外围扩展电路,包括A/D、D／A、液晶显示、二极管指示、串行通讯、按键等模块来构成雷达模拟器控制系统。重点阐述了控制系统中的重复频率设置及多站触发控制和指示这一主要功能模块的设计方法及实现过程。控制系统运用Verilog硬件描述语言编程,在ModelSim SE平台下进行功能的仿真,实现了硬件设计软件化。经过仿真及硬件测试表明：基于FPGA技术的硬件设计方案能够实现控制系统分频功能,实时性好,可靠性高。     

电子节气门驱动系统设计与实现

为推广电子节气门控制技术在农用拖拉机上的应用,本文设计了一种基于C8051F020的电子节气门嵌入式控制系统。文章首先介绍了电子节气门控制系统的组成;在此基础上,设计了节气门驱动控制单元的软硬件系统;最后进行了实验测试。结果表明,所开发的电子节气门控制系统能较好地满足各种应用需求。     

基于FPGA的VGA图像控制器的设计与实现

依据VGA显示原理,利用VHDL作为设计语言,设计了一种基于现场可编程器件FPGA的VGA多图像控制器,并在硬件平台上实现设计目标。与传统的设计相比,增加了图像模式的选择,便于嵌入式系统应用扩展。使用FPGA代替VGA的专用显示芯片,可以提高数据处理速度,节约硬件成本。     

基于FPGA的信号存储控制器的设计

提出一种基于FPGA的数字信号存储控制器的设计方案,并详细设计了其内部各功能模块的工作流程,利用硬件描述语言Verilog HDL对各功能模块进行编程,并进一步完成综合和仿真等工作对其进行验证,最后的结果表明该控制器不仅结构简洁、占用硬件资源较少,而且能够完成总体的设计要求,另外,本设计还在系统外部增加了监测模块,对系统运行情况进行实时的监视,保证系统运行的可靠性。     

采用DSP+FPGA的三轴运动控制器设计

为了满足开放式数控系统的需求,设计了一种基于TMS320F28335浮点型数字信号处理器(DSP)和EP2C8F256C6现场可编程门阵列(FPGA)的通用三轴运动控制器.详细介绍该运动控制器的整体结构、硬件电路设计、插补算法、FPGA各分模块的构成及实现,并给出了相关设计的软件结构框图.该控制器具有结构简单、通用性强、模块化高等特点,能够很好地满足运动控制系统的实时性和精确性.     

基于FPGA的自适应均衡器设计与实现

在对LMS算法进行MATLAB仿真的基础上,采用硬件描述语言VHDL和FPGA完成LMS自适应算法的硬件实现。自适应均衡器的设计采用自上向下的设计思想、串并行相结合的流水线操作方法、定点运算方法,在Quartus II 4.1平台和Stratix II系列芯片上进行了综合和仿真。结果表明,该设计结果符合要求,能实现自适应过程。     

基于FPGA的自适应光伏发电系统MPPT控制方法

针对光伏电池输出功率随环境温度和日照强度变化而变化的特点,提出了一种采用遗传算法优化模糊逻辑控制器控制规则的智能控制方法,利用FPGA设计了控制系统。实验结果表明,控制系统实现了在线快速演化,能够准确、快速地跟踪光伏电池的最大功率点,且具有自适应性。     

基于FPGA的振动主动控制系统的设计与实现

该文以悬臂梁为研究对象,论述了利用可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的振动主动控制系统.构建了振动主动控制物理实验系统,通过辨识得到被控系统的数学模型;并采用线性二次型Gauss(LQG)控制算法设计了控制律.讨论了控制器的硬件FPGA实现,并给出了相应的软件流程.实验结果表明:整个设计从物理实验系统的构建,到系统模型的建立,再到控制律的设计,控制器的硬件实现都是正确有效的.整个振动主动控制系统可以有效地抑制外扰引起的振动,能达到实时控制的要求.     

基于FPGA的车辆横摆稳定预测控制器设计实现

为提高车辆横摆稳定预测控制器的实时性, 采用现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)设计实现了该预测控制器, 并采用基于罚函数的粒子群算法预测控制二次规划问题的求解。同时通过FPGA 进行并行运算, 以减少运算时间。为了验证控制器的有效性, 以车辆动力学软件veDYNA 中的车辆模型为被控对象, 以FPGA 为控制器的硬件实现平台进行了实时实验。实验结果表明, 基于FPGA 实现的预测控制器能很好地满足车辆横摆稳定控制的实时性要求, 为控制器的实车实验奠定了实践基础。     

基于FPGA的RISC微处理器的设计与实现

基于FPGA和电子设计自动化技术,采用模块化设计的方法和VHDL语言,设计一个基于FPGA的RISC微处理器.该微处理器主要由控制器、运算器和寄存器组成,具有指令控制、操作控制、时间控制和数据加工等基本功能,其指令长度为16位定长,采用立即寻址和直接寻址两种方式.仿真结果表明,基于FPGA的RISC微处理器的时钟频率为23.02MHz,且功能完全达到设计要求.     

基于模型的汽油机电子节气门控制器设计

摘要： 建立了电子节气门系统模型,并通过系统辨识方法得出模型参数.根据被控电子节气门的摩擦力和非线性回位弹簧模型,设计了前馈非线性补偿控制器.将经过前馈非线性补偿后的电子节气门系统简化成线性系统,并对该线性系统进行H无穷控制器的设计.对设计的H无穷控制器进行离散化,并加入比例控制环节来弥补控制器离散化导致的性能下降.经过试验验证,在前馈非线性补偿器、H无穷控制器和比例控制的作用下,被控电子节气门的性能达到了设计需求.     

实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现

描述了一种1024×768高分辨率实时视频图像数据处理的方法。由于高分辨率的视频流数据量大,又要进行实时显示,对于这样大的数据量必定要求大容量存储器来进行缓存; SDRAM存储量大,价格低廉,非常适于本系统。分析了设计中所用的SDRAM性能、特点,给出了SDRAM初始化方式及其相应的模式设置值,并根据本设计的实际情况对SDRAM状态机进行了简化,给出了一种相对容易实现的SDRAM状态机。为了实现快速实时的视频传输数据,使用了两片SDRAM进行读写切换,以写满写SDRAM为切换的标志,这样保证图像数据实时显示。并在相应的硬件电路上做了彩条实验,证明控制器操作的可行性。     

一种基于FPGA的高效FIR滤波器的设计与实现

该文在介绍有限冲激响应(FIR)数字滤波器理论及常见实现方法的基础上,提出了一种基于FPGA的高效实现方案.该方案采用对称结构、加法和移位代替乘法运算、优化的CSD编码、流水线和级联技术等方面对传统的设计方法进行了改进,并借助FPGA滤波器芯片和Quartus Ⅱ软件、Matlab软件对该方案进行了仿真验证.仿真实验结果表明:此种FIR滤波器的实现方法运算速度快、实时性好、节省硬件资源,其性能优于传统的FIR滤波器设计方法.