Author(s): Santos, Adelino de Oliveira
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/1906
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): Controlo; Processamento de sinal analógico; FPAA; AMPOP; PLD; CAB; PWM; PID; CAM
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Esta Tese tem como principal objectivo efectuar um estudo sobre o funcionamento e aplicabilidade das FPAAs, um circuito integrado reprogramável que permite emular sistemas analógicos. São estudadas diversas tecnologias e modelos disponíveis no mercado. Trata-se de uma tecnologia recente que está ainda numa fase de desenvolvimento com vista a atingir a sua maturidade e uma maior penetração no mercado. Assim como nas FPGAs, a tecnologia FPAA tem como objectivo aumentar a produtividade, reduzindo tempo e gastos no desenvolvimento, facilitando futuras alterações com o mínimo de impacto no sistema em execução. No entanto, em circuitos analógicos mais complexos ainda apresenta algumas limitações quando comparada com os sistemas de electrónica analógica clássicos, nomeadamente as frequências de funcionamento e limitações no número de componentes que pode emular num único integrado. Contudo, existem grandes vantagens quando utilizada em sistemas de condicionamento de sinal, filtragem e controlo. Em termos de ensaio e implementação, esta Tese foca a utilização desta tecnologia para o controlo industrial. São realizadas duas implementações: o controlo de temperatura de um forno e o controlo de velocidade de um motor DC. Quer numa aplicação quer noutra, a FPAA faz a leitura do valor de referência pretendido e o valor real medido e, conforme o erro resultante, actua sobre o actuador de modo a controlar o sistema. São utilizados três métodos de controlo, nomeadamente o controlo simples por comparação (ON/OFF), controlo por PWM e controlo PID. Para cada uma das implementações é analisado o comportamento do sistema. Os resultados das experiências efectuadas confirmam a eficácia e desempenho das FPAAs no condicionamento de sinal e no controlo de sistemas.
The objective of this thesis is to study the operation and applicability of the FPAAs, a reprogrammable chip that can emulate analog circuit systems. Several technologies and types of FPAAs available in the market are studied. This is a recent technology which is still in a development phase in order to reach its maturity and greater market penetration. As in FPGAs, the FPAA technology is aimed to increase the productivity, reducing the development time and facilitating future changes with minor impact on the implemented system. However, these devices still present some limitations when compared with the realization of complex analog systems, including the frequency of operation and limitations on the number of components that can be emulated in a single device. However, the FPAAs have major advantages when used in signal conditioning systems, filtering and control. The FPAA applications in this thesis are focused in the test and implementation of this technology for industrial control. Two applications are developed: a temperature control of an oven system and a DC motor speed control system. In both applications, the FPAA reads the desired reference value and the actual value of the measured variable and, as function of the resulting error, acts on the actuator to control the system. Three methods of control are used, namely ON/OFF control, PWM control and PID control. For each application the behavior of the system is analyzed. The obtained results from the two experiments confirm the effectiveness and performance of the FPAAs in the signal conditioning and automatic control areas.
