基于FPGA高速浮点控制算法的设计架构与应用

作     者：徐淑静 许世浩 杜升平 郭弘扬 刘顺发 XU Shujing;XU Shihao;DU Shengping;GUO Hongyang;LIU Shunfa

作者机构：中国科学院光束控制重点实验室四川成都610209 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFB1103002) 

出 版 物：《传感器与微系统》 (Transducer and Microsystem Technologies)

年 卷 期：2023年第42卷第4期

页      码：164-168页

摘      要：为满足控制系统对高速处理、高精度运算的需求,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速浮点控制算法的设计架构。利用System Generator工具设计浮点控制算法并生成其IP核;VHDL编写模/数(A/D)、数/模(D/A)转换芯片的驱动逻辑;而后顶层中按照时序逻辑关系连接各模块;最终在FPGA中实现硬件控制。将算法设计架构应用在快速反射镜的闭环控制中,实验结果表明:单精度浮点格式的PID算法执行时间为2~3个采样周期,整个控制算法最快执行仅需10个时钟周期,闭环控制周期为6.55μs。实验验证了提出的算法设计架构具有可行性;该架构设计的控制器具有高速的处理性能和高精度的控制效果。

主 题 词：现场可编程门阵列 System Generator工具 浮点运算 控制算法 闭环控制 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 080201[080201] 

D　O　I：10.13873/J.1000-9787(2023)04-0164-05

馆 藏 号：203121040...