Optimalizace stavového regulátoru pro řízení DC motoru na FPGA
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá optimalizací stavové regulace DC motoru na FPGA s využitím programu LabVIEW a platformy NI cRIO. V první části je v prostředí Matlab/Simulink odvozen stavový model daného DC motoru, pro který je proveden návrh zpětnovazební regulace polohy s integrátorem na vstupu a stavovým pozorovatelem s kompenzací poru-chy metodou LQR. Práce pokračuje převedením regulátoru do prostředí LabVIEW, kde je kód upraven pro použití na FPGA. Dále je aplikace optimalizována s důrazem na vyu-žití hardwarových prostředků FPGA, kdy je nezbytná zejména práce s datovým typem fixed-point. Po úspěšné kompilaci a spuštění na cílovém hardwaru je připojen reálný motor a je provedena série testů. Výstupem práce je funkční stavový regulátor na FPGA a uživatelské rozhraní na real-time kontroléru cRIO, které uživateli umožňuje daný DC motor řídit a ukládat důležitá data na disk.
This thesis deals with the optimization of state space controller of DC motor on FPGA in LabVIEW environment on NI cRIO platform. In the first part, the state space model of the given DC motor is presented in Matlab/Simulink and then the position feedback controller with steady-state error elimination and with state observer with error compen-sation using LQR method is designed. The thesis continues with transforming the con-troller to LabVIEW environment where the code is edited for FPGA use. Next, the fo-cus on FPGA hardware resources consumption optimization leads to careful work with fixed-point data type. After successful code compilation on target hardware, the real given DC motor is connected and the series of tests are performed. The output of the thesis is working state space controller running on FPGA and the graphical user inter-face on real-time host cRIO, which enables the user to control the plant and save the data on the disk.
This thesis deals with the optimization of state space controller of DC motor on FPGA in LabVIEW environment on NI cRIO platform. In the first part, the state space model of the given DC motor is presented in Matlab/Simulink and then the position feedback controller with steady-state error elimination and with state observer with error compen-sation using LQR method is designed. The thesis continues with transforming the con-troller to LabVIEW environment where the code is edited for FPGA use. Next, the fo-cus on FPGA hardware resources consumption optimization leads to careful work with fixed-point data type. After successful code compilation on target hardware, the real given DC motor is connected and the series of tests are performed. The output of the thesis is working state space controller running on FPGA and the graphical user inter-face on real-time host cRIO, which enables the user to control the plant and save the data on the disk.
Description
Citation
MALISZEWSKI, M. Optimalizace stavového regulátoru pro řízení DC motoru na FPGA [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Mechatronika
Comittee
RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc. (člen)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Peter Kriššák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
Ing. Josef Ferda (člen)
Date of acceptance
2017-06-14
Defence
Student v prezentaci DP představil řešené téma. Po ukončení prezentace a přečtení posudků oponenta a vedoucího práce odpovídal student na otázky oponenta DP. Dále odpovídal na otázky zkušební komise. Ta hodnotila obhajobu DP jako výbornou.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení