Ringkasan artikel fpga sebagai alat untuk realisasi perangkat keras dari kontrol umpan balik (fpga as a tool for hardware realization of feedback control)

1. Ringkasan Artikel FPGA sebagai Alat Untuk Realisasi
Perangkat Keras dari Kontrol Umpan Balik (FPGA as a
tool for hardware realization of feedback control)
Denny Yoga Pratama, Firdaus Susanto, dan Dony Samara
Teknik Elektro,Fakultas Teknik Industri,Universitas Ahmad Dahlan,Yogyakrta 5523,Indonesia
Email : firdaus1400022074@webmail.uad.ac.id
Abstrak
Makalah yang disajikan berkaitan dengan pengembangan algoritma kontrol yang
kuat berdasarkan metodologi refleksi vektor. Pendekatan desain pengendali ini menjamin
stabilitas, ketangguhan dan kinerja tinggi. Metode yang disajikan berhasil diuji untuk proses
osilasi stabil, tidak stabil dan kuat dan untuk sistem dengan ketidakpastian model parametrik.
Algoritma yang diusulkan dapat secara efektif direalisasikan menggunakan struktur array
lapangan-diprogram (FPGA) seperti yang ditunjukkan dalam studi kasus-realisasi perangkat
keras menggunakan teknologi FPGA untuk motor DC. Semua simulasi dan simulasi yang
disempurnakan telah direalisasikan dalam MATLAB-Simulink.
1. Pendahuluan
Selama sepuluh tahun terakhir, pengembangan prinsip dasar kontrol yang kuat dan
evolusi metode kontrol baru yang kuat untuk jenis ketidakpastian model yang berbeda dapat
terlihat. Berdasarkan asumsi teoritis, pemodelan dan metode simulasi, pendekatan yang
efektif untuk mengontrol proses dengan ketidakpastian yang kuat dan tidak terdefinisi
dirancang. Sikap semacam itu khas untuk proses bioteknologi, pabrik kimia, industri otomotif,
penerbangan, dll. Untuk proses seperti itu, perlu untuk merancang algoritma yang kuat dan
praktis yang memastikan kinerja tinggi dan robuststability menggunakan teknik matematika
yang diusulkan dengan menghormati ketidakpastian parametrik dan unmodeled. Solusi untuk
masalah seperti itu dimungkinkan menggunakan metode prediktif yang kuat dan "teknik-
lunak" yang mencakup set fuzzy, neuronnetworks dan algoritma genetika.

2. 2. Implementasi algoritma kosong
Input w dan y diwakili dengan rpm (revolusi per menit). Kisaran input adalah −2048
hingga 2047 rpm, karena jenis data bertanda 12-bit. Output dari controller diwakili dengan
volt. Dalam representasi biner bertanda mereka output kontrol maksimum adalah 12 (10) V =
01100 (2) dan minimum adalah - 12 (10) V = 10100 (2). Kita dapat menulis rentang ini
menjadi 5 bit. Bilangan real berguna untuk kuantisasi yang lebih baik dari output kontrol.
Untuk implementasi bilangan real telah digunakan aritmatika titik tetap (Bishop, 2006).
Seperti yang bisa kita lihat pada Gambar. 2 bit pertama (MSB) bit dari vektor output disimpan
untuk tanda. Empat bit berikutnya disediakan untuk bagian integer dan tujuh bit terakhir
digunakan untuk bagian pecahan. Aritmatika titik tetap diterapkan di seluruh algoritma
kontrol. Dalam mendesain algoritma ini, aturan rentang fixed-pointarithmetic harus dihormati.
Lebar data dalam aritmatika fixed-point dirancang bahwa ada nopossibility overflow. Sebagai
contoh, hasil penjumlahan atau pengurangan dua vektor 12-bit memiliki kisaran 13-bit.
Dalam kasus desain paralel dari algoritma kontrol, output kontrol setelah penjumlahan
terakhir (pengurangan resp.) Memilikirentang 40-bit (16-bit untuk bagian pecahan). Ini harus
digunakan blok pembatas untuk memastikan jangkauan (−12 V hingga 12 V) untuk 12-bit.
Penaksir adalah logika batasan nilai yang menjaga output dalam kisaran yang ditentukan.
Bounded signal dikunci pada registerREG3, sehingga menjadi u (k - 1) dari siklus berikutnya.
Dengan cara ini perlindungan anti-windup juga dipastikan.
3. Kesimpulan
Makalah yang disajikan berkaitan dengan pendekatan baru dari desain pengendali
yang kuat menggunakan teknik vektor refleksi. Struktur kontrol terdiri dari bagian umpan
maju dan umpan balik. Algoritma yang diusulkan diuji menggunakan teknologi FPGA untuk
motor DC. Contoh ilustratif diselesaikan dengan menggunakan pemrograman kuadrat untuk
fungsi kinerja yang ditentukan dengan tepat. Hasil yang diperoleh menunjukkan penerapan
yang sangat efektif dari prinsip-prinsip teoritis untuk pengendalian proses dengan
ketidakpastian model parametrik. Kontroler digital berhasil diimplementasikan dan perangkat
keras direalisasikan pada papan Artix-7FPGA. Struktur FPGA sangat cocok untuk proses
kecepatan tinggi.

3. Dalam kertas yang diusulkan disajikan prinsip-prinsip dasar yang diperlukan
bagaimana merealisasikan dan memodifikasi algoritma robustcontrol digital yang ada. Pilihan
co-simulasi dapat berguna untuk mempercepat simulasi algoritma kontrol maju.Dalam hasil
perbandingan simulasi kontrol dan realisasi perangkat keras pada motor DC diperoleh fakta
berikut. Loop kontrol tertutup dalam simulasi menawarkan kualitas yang lebih tinggi, yaitu
overshoot lebih rendah dan kontrol lebih pendek waktu. Salah satu alasan perbedaan ini
adalah identifikasi proses yang tidak akurat dengan menerima urutan pertama.
Referensi
Ján Cigánek, Michal Kocúr, Stefan Kozák. FPGA FPGA as a tool for hardware realization of
feedback control. Journal of Electrical Systems and Information Technology 2 (2015) 328–
337
TELKOMNIKA (Telecommunication, Computing, Electronics and Control) ISSN: 1693-6930,
e-ISSN: 2302-9293 is a peer-reviewed, scientific journal published by Universitas Ahmad
Dahlan (UAD) in collaboration with Institute of Advanced Engineering and Science (IAES).