Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
![](/pic/nikiforov.jpg)
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-493-504
УДК 519.684.6
АЛГОРИТМ СИНТЕЗА КОМПАКТНЫХ ЦИФРОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ В АРИФМЕТИКЕ С ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ
Читать статью полностью
![](/images/pdf.png)
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования: Каримов Т.И., Сольницев Р.И., Бутусов Д.Н., Островский В.Ю. Алгоритм синтеза компактных цифровых регуляторов в арифметике с фиксированной запятой // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 3. С. 493–504. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-493-504
Аннотация
Ссылка для цитирования: Каримов Т.И., Сольницев Р.И., Бутусов Д.Н., Островский В.Ю. Алгоритм синтеза компактных цифровых регуляторов в арифметике с фиксированной запятой // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 3. С. 493–504. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-493-504
Аннотация
Предложен и исследован алгоритм реализации цифровых регуляторов систем управления в арифметике с фиксированной запятой на основе адаптивного выбора дискретной подстановки для перехода из s- в z-область и дискретного оператора (z- или δ-оператора). Приведены результаты экспериментальной проверки предлагаемых критериев выбора дискретных подстановки и оператора, тестирования алгоритма. Предлагаемый подход позволил сократить число используемых логических элементов в реализации регуляторов на программируемых логических интегральных схемах или заказных микросхемах в 2–3 раза и более при обеспечении заданного уровня точности по сравнению с традиционной методикой на основе применения подстановки Тастина и z-оператора, а также уменьшить трудоемкость разработки. Полученные результаты имеют прикладное значение при проектировании электронных блоков автономных встраиваемых систем, космических аппаратов и других объектов, для которых характерны ограничения по массе, габаритам и энергопотреблению, позволяя преодолеть указанные ограничения.
Ключевые слова: встраиваемые системы, дельта-оператор, ПЛИС, цифровые системы управления, автоматизированное проектирование
Список литературы
Список литературы
-
Ahmadi A., Zwolinski M. Word-length oriented multiobjective optimization of area and power consumption in DSP algorithm implementation // Proc. 25th Int. Conf. on Microelectronics. Belgrade, Serbia, 2006. P. 614–617. doi: 10.1109/ICMEL.2006.1651042
-
Govindu G., Zhuo L., Choi S., Gundala P., Prassanna V. Area, and power performance analysis of a floating-point based application on FPGAs. Los Angeles, University of Southern California, 2003.
-
Te Ewe C., Cheung P.Y.K., Constantinides G.A. Dual fixed-point: an efficient alternative to floating-point computation // Lecture Notes in Computer Science. 2004. V. 3203. P. 200–208.
-
Aruna K., Bhaskararao J. Design and implementation of fixed point and floating point PID controllers in VIVADO HLS using FPGA // International Journal of VLSI System Design and Communication Systems. 2016. V. 4. N 9. P. 799–804.
-
Finnerty A., Ratigner H. Reduce Power and Cost by Converting from Floating Point to Fixed Point. XILINX White Paper 491, 2017. 14 p.
-
Schneider A.M., Kaneshige J.T., Groutage F.D. Higher order s-to-z mapping functions and their application in digitizing continuous-time filters // Proceedings of the IEEE. 1991. V. 79. N 11. P. 1661–1674. doi: 10.1109/5.118990
-
Jackson L., Lindgren A., Kim Y. Optimal synthesis of second-order state-space structures for digital filters // IEEE Transactions on Circuits and Systems. 1979. V. 26. N 3. P. 149–153. doi: 10.1109/TCS.1979.1084623
-
Middleton R., Goodwin G.C. Improved finite word length characteristics in digital control using delta operators // IEEE Transactions on Automatic Control. 1986. V. 31. N 11.
P. 1015–1021. doi: 10.1109/TAC.1986.1104162 -
Kauraniemi J., Laakso T.I., Hartimo I., Ovaska S.J. Delta operator realizations of direct-form IIR filters // IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing. 1998. V. 45. N 1. P. 41–52. doi: 10.1109/82.659455
-
Butusov D.N., Karimov T.I., Kaplun D.I., Karimov A.I. Delta operator filter design for hydroacoustic tasks // Proc. 6th Mediterranean Conference on Embedded Computing. Bar, Montenegro, 2017. Art. 7977213. doi: 10.1109/MECO.2017.7977213
-
Бутусов Д.Н., Каримов Т.И., Каримов А.И. Применение модифицированного дельта-преобразования при проектировании специализированных вычислителей // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3. С. 76.
-
Butusov D.N., Karimov T.I., Kaplun D.I., Karimov A.I., Huang Y., Li S.C. The choice between delta and shift operators for low-precision data representation // Proc. 20th Conf. of Open Innovations Association (FRUCT). St. Petersburg, 2017.
P. 46–52. doi: 10.23919/FRUCT.2017.8071291