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基于现场可编程门阵列的航天器椭圆轨道交会预测控制系统。 (英语) Zbl 1330.93086号

摘要:提出了一种用于航天器交会两阶段的基于现场可编程门阵列(FPGA)的模型预测控制器。线性时变预测模型用于适应椭圆轨道,可变预测视界用于帮助有限时间完成远程机动,而固定和后退预测视界则用于近距离精细跟踪。使用原始-对偶内点算法解决由此产生的约束优化问题。大多数计算需求是在该算法的每次迭代中求解一个联立线性方程组。为了加速这些操作,使用Mathworks HDL编码器和用于DSP的Xilinx系统生成器的组合实现了一个自定义电路,并用作FPGA上MicroBlaze软核处理器的外围设备,系统的其余部分在FPGA上实现。为了适应与可变预测范围相关的不同问题大小,可以对固定大小的问题进行硬编码的某些逻辑实现为可在线配置。通过使用以太网将FPGA与在PC上Simulink中运行的航天器动力学仿真连接在一起,对系统进行了闭环演示。时间比较表明,自定义实现比运行在同一MicroBlaze上的纯嵌入式软件内部点方法快得多,并且可以与纯自定义硬件实现竞争。

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93B40码 系统理论中的计算方法(MSC2010)
93亿B51 设计技术(稳健设计、计算机辅助设计等)
70第05页 可变质量,火箭
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