Desenvolvimento de uma plataforma experimental de emulação em tempo real de sistemas dinâmicos através de dispositivo FPGA

• Autor(a) principal: Sousa, Gabriel Gomes de
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/14585
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO; Sistemas dinâmicos diferenciais; Dispositivos de lógica programável; Sistemas de computação; Differentiable dynamical systems; Programmable logic devices; Computer systems

Um desafio que surge ao estudar sistemas dinâmicos é a eventual inviabilidade da experimentação utilizando o sistema real. Neste sentido, a simulação destes sistemas se torna uma solução conveniente, no entanto limitada. Tal limitação se deve aos recursos finitos da máquina que executa a simulação e que se agrava quando o modelo matemático utilizado é detalhado (ordem elevada) ou requer uma resolução de tempo pequena junto com um tempo de simulação longo. Uma forma de amenizar o problema de limitação de recursos, é a utilização da técnica de Hardware-in-the-Loop, onde o comportamento do sistema real é reproduzido por um sistema embarcado. Porém esta solução se torna impraticável quando o número operações matemáticas, em um dado perı́odo de tempo, excede a capacidade do Digital Signal Processor (DSP) ou microcontrolador encarregado de emular o sistema. Dado este problema, foi desenvolvida uma arquitetura para um dispositivo FPGA que atua como um coprocessador, auxiliando um DSP a efetuar um grande número de operações matemáticas em um curto perı́odo de tempo, permitindo que os limites para a emulação, utilizado sistemas embarcados, sejam estendidos. Esta arquitetura é encarregada de efetuar as operações matriciais exigidas pela representação em espaço de estado, enquanto que o DSP é responsável apenas por gerar o sinal de entrada a partir de um sinal analógico e transformar o sinal digital recebido em um sinal analógico.