基于FPGA的工業(yè)預(yù)測(cè)控制器開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、因?yàn)榫哂徐`活的約束處理能力和良好的控制性能,預(yù)測(cè)控制過(guò)去30年在過(guò)程工業(yè)中得到了成功應(yīng)用。目前,預(yù)測(cè)控制的應(yīng)用主要依靠工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和專用控制軟件,其實(shí)施和維護(hù)都需要專業(yè)人員,且費(fèi)用昂貴,調(diào)試復(fù)雜。
　　隨著社會(huì)的進(jìn)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,應(yīng)用預(yù)測(cè)控制優(yōu)化資源和環(huán)境性能指標(biāo),已受到越來(lái)越多的重視。為了推廣預(yù)測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用,研發(fā)低成本、適合于低配置計(jì)算裝備的預(yù)測(cè)控制器已成為當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來(lái),

2、使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制算法已有相關(guān)研究報(bào)道,但大多在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。如何研發(fā)適合工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的低成本預(yù)測(cè)控制器,并應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)還需要開(kāi)展進(jìn)一步研究。
　　本文圍繞開(kāi)發(fā)基于FPGA的工業(yè)預(yù)測(cè)控制器,主要完成以下研究工作:
　　1)基于FPGA的工業(yè)預(yù)測(cè)控制器的硬件設(shè)計(jì)。結(jié)合FPGA系統(tǒng)的特點(diǎn),根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的需要和特點(diǎn),設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)控制器

3、原型機(jī)。設(shè)計(jì)包括FPGA功能區(qū)、時(shí)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(chǔ)功能區(qū)、電源鏈路功能區(qū)的器件選擇,原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)以及控制器外殼的設(shè)計(jì)。
　　2)基于FPGA的工業(yè)預(yù)測(cè)控制器的軟件設(shè)計(jì)。結(jié)合已有的開(kāi)發(fā)環(huán)境和器件的使用說(shuō)明,開(kāi)發(fā)運(yùn)行于控制器原型機(jī)上的軟件套件。軟件套件包括底層驅(qū)動(dòng)程序,中層系統(tǒng)配置和上層控制算法設(shè)計(jì)。
　　3)基于FPGA的工業(yè)預(yù)測(cè)控制器在實(shí)際控制問(wèn)題中的應(yīng)用。搭建了控制