基于FPGA的工業(yè)預測控制器開發(fā)與應用.pdf

1、因為具有靈活的約束處理能力和良好的控制性能,預測控制過去30年在過程工業(yè)中得到了成功應用。目前,預測控制的應用主要依靠工業(yè)控制計算機和專用控制軟件,其實施和維護都需要專業(yè)人員,且費用昂貴,調試復雜。
　　隨著社會的進步,工業(yè)向著資源節(jié)約型和環(huán)境友好型發(fā)展。如何針對現(xiàn)場設備,應用預測控制優(yōu)化資源和環(huán)境性能指標,已受到越來越多的重視。為了推廣預測控制技術的應用,研發(fā)低成本、適合于低配置計算裝備的預測控制器已成為當前關注的熱點。近年來,

2、使用現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)開發(fā)板實現(xiàn)預測控制算法已有相關研究報道,但大多在實驗室環(huán)境中實現(xiàn)。如何研發(fā)適合工業(yè)應用環(huán)境的低成本預測控制器,并應用于實際工業(yè)系統(tǒng)還需要開展進一步研究。
　　本文圍繞開發(fā)基于FPGA的工業(yè)預測控制器,主要完成以下研究工作:
　　1)基于FPGA的工業(yè)預測控制器的硬件設計。結合FPGA系統(tǒng)的特點,根據(jù)工業(yè)應用的需要和特點,設計預測控制器

3、原型機。設計包括FPGA功能區(qū)、時鐘功能區(qū)、配置鏈路功能區(qū)、數(shù)據(jù)采集與輸出功能區(qū)、通訊功能區(qū)、存儲功能區(qū)、電源鏈路功能區(qū)的器件選擇,原理圖設計和PCB設計以及控制器外殼的設計。
　　2)基于FPGA的工業(yè)預測控制器的軟件設計。結合已有的開發(fā)環(huán)境和器件的使用說明,開發(fā)運行于控制器原型機上的軟件套件。軟件套件包括底層驅動程序,中層系統(tǒng)配置和上層控制算法設計。
　　3)基于FPGA的工業(yè)預測控制器在實際控制問題中的應用。搭建了控制