CONTROLADORES PREDITIVOS GPC PARA UM SISTEMA TURBINA-GERADOR: TESTES EM COSIMULAÇÃO E FPGA-IN-THE-LOOP

Abstract

Este artigo apresenta resultados da implementação em hardware de um Controlador Preditivo baseado em Modelo (MPC) com e sem observador de estado, para um sistema turbina gerador, usando linguagem VHDL sintetizados em FPGA. O objetivo deste trabalho é a implementação de controle preditivo em FPGA, e realizar testes usando cosimulação (o processo é simulado no ambiente Simulink, enquanto que o controlador é implementado no programa Modelsim), e FPGA-in-the-loop (semelhante à cosimulação, mas o controlador é embarcado em FPGA). A implementação digital do MPC é uma tarefa difícil, pois as amostras das variáveis de estado e de saída da planta estão atrasadas em relação a estimação da lei de controle e os cálculos matemáticos necessários no MPC. Para solucionar o problema de atraso, adicionou-se um contador de eventos ao MPC. Assim, é possível fornecer no tempo correto os valores das variáveis de estados, atuais e passadas, necessários para o cálculo da lei de controle. Em relação às operações matriciais desenvolveram-se adequações de bibliotecas específicas da Altera. Os resultados mostram que a lei de controle do MPC, calculada em VHDL, é semelhante ao obtido em MATLAB.