FPGA based finite-set model predictive current control for small PMSM drives with efficient resource streaming
FPGA based finite-set model predictive current control for small PMSM drives with efficient resource streaming
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基于 FPGA 的有限集模型预测电流控制，适用于具有高效资源流的小型 PMSM 驱动器
DOI：
10.1109/precede.2017.8071270
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
R. Kennel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sebastian Wendel;A. Dietz;R. Kennel
针对小型永磁同步电机（PMSM）的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）问题，在现场可编程门阵列（FPGA）上进行了实验研究。本文研究的小型驱动器具有微秒范围内的电时间常数。使用FCS-MPC的主要挑战是高计算工作量。通过考虑每个切换可能性，计算工作量随时间范围呈指数增加。因此，用于限制计算以减少切换可能性（例如，分支和界限）的方法是有用的。然而，本文提出了一种穷举搜索的方法，尊重每一个计算的可能性，同时共享FPGA上的可用资源。所提出的实现的特点是使用的HDL编码器从MathWorks与自动化的工作流程，用于实现一个长期的视野FCS-MPC与一个有效的资源流和共享的PMSM的例子。所采用的快速控制原型方法避免了手工编码，便于算法的实现。所提出的实施方案的好处是使用面向应用的计算平台，而不是高性能的解决方案，这对于转移到工业应用中是没有用的。
This paper discusses the experimental implementation of a finite control set model predictive control (FCS-MPC) approach for small permanent magnet synchronous machines (PMSM) on a field programmable gate array (FPGA). The small drives investigated in this paper have electrical time constants in the range of microseconds. The main challenge of using FCS-MPC is the high calculation effort. By respecting each switching possibility, the calculation effort increases exponentially with the time horizon. Therefore, methods for limiting the calculations in order to reduce the switching possibilities (e.g. branch and bound) are useful. However, this paper presents an exhaustive search approach which respects every calculation possibility, while sharing the available resources on the FPGA. The presented implementation is characterized by using the HDL Coder from MathWorks with an automated workflow for implementing a long horizon FCS-MPC with an efficient resource streaming and sharing at the example of a PMSM. The used rapid control prototyping approach avoids manual coding and facilitates the implementation of the algorithm. The benefit of the presented implementation is the use of an application-oriented calculation platform instead of a high-performance solution, which is not useful for the transfer into industrial applications.
使用 FPGA 上的并行计算实时实现 IPMSM 在线模型预测控制
DOI：
10.1109/ipec.2014.6869605
发表时间：
2014
期刊：
2014 International Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014 - ECCE ASIA)
影响因子：
--
作者：
Böcker
通讯作者：
Böcker