[發明專利]一種系統傳遞函數辨識算法的硬件實現方法及運行該方法的計算機設備與可讀存儲介質

在審

• 申請號: 201911045111.3
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111061675A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 傅玉祥;李麗;陳沁雨;孫瑞;何書專
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F15/76
• 分類號: G06F15/76;G06F17/16
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 竇賢宇

本發明涉及一種系統傳遞函數辨識算法的硬件實現方法及運行該方法的計算機設備與可讀存儲介質，該實現架構包括：總控制模塊，可重構控制模塊，計算陣列模塊，存儲資源模塊；所述的總控制模塊可控制整個計算流程，包括子算法執行順序、參數配置等；所述的可重構控制模塊包括所有子算法控制模塊，可用于控制不同階段下的數據傳輸、重構模式等；所述的計算陣列模塊由一系列運算單元組成，包括乘法器、加法器、除法器；所述的存儲資源模塊包含一系列存儲單元。與傳統的方法相比，本發明充分利用硬件的并行性以及資源的重用，可加快系統傳遞函數辨識算法的迭代速度。

技術領域

本發明屬于數字信號處理算法的硬件實現領域，尤其涉及一種系統傳遞函數辨識算法的硬件實現方法及運行該方法的計算機設備與可讀存儲介質。

背景技術

系統傳遞函數是系統自動控制的重要條件，能夠準確確定系統傳遞函數可以加速系統調節速度，及時調整系統參數。

傳遞函數是指一個線性系統輸入與輸出之間的關系，一般定義為輸出與輸入的拉普拉斯變化之比，它是體現一個系統的重要表征量，是系統的固有屬性。通常整個系統的傳遞函數可以根據各個子系統的傳遞函數和他們之間的連接關系得到。其意義在于我們可以通過分析系統的動態特性、穩定性來控制自動控制系統運行。

在伺服系統中，控制芯片主要有三種：微控制器、數字信號處理器、現場可編程門陣列。該算法常常由軟件實現，速度較慢，延時太長，無法充分利用硬件的并行性以及資源的重用。

發明內容

發明目的：一個目的是提供一種系統傳遞函數辨識算法的硬件實現方法，以克服背景技術中軟件實現系統傳遞函數辨識算法的不足。進一步目的是提供一種可運行上述方法的計算機設備以及可被該計算機設備讀取的存儲介質。

技術方案：一種系統傳遞函數辨識算法的硬件實現方法，包括以下步驟：

步驟1、總控制模塊控制子算法執行順序、參數配置等計算流程；

步驟2、可重構控制模塊控制不同階段下的數據傳輸、重構模式；

步驟3、計算陣列模塊利用乘法器、加法器、除法器運行預設的運算內容；

步驟4、存儲資源模塊利用預定數量的存儲單元根據不同計算階段的特征選擇不同存儲體，以寫入或讀取數據。

在進一步的實施例中，所述步驟1進一步包括：

步驟1-1、所述總控制模塊利用存儲資源模塊選通器，以根據不同計算階段的特征選通對應存儲體，以寫入或讀取數據；

步驟1-2、利用計算資源選通器，以根據不同計算階段的特征選通不同計算資源，將源數據傳輸入計算單元進行計算或將結果數據取出；

步驟1-3、利用總控制狀態機，以根據參數配置的情況和各個子計算階段的開始結束信號，控制整個計算的流程。

在進一步的實施例中，所述總控制狀態機的運行包括以下步驟：

步驟1-31、總控制狀態機接收復位信號，跳轉到IDLE狀態；

步驟1-32、總控制狀態機接收開始信號，開始信號拉高使得總控制狀態機跳轉到START狀態，此時進入計算準備階段；

步驟1-33、生成矩陣元素STEP1：從bank中取出源數據P、源數據Q、源數據D、以及源數據W，依次存入bank中形成中間值，此時源數據P對應于，源數據Q對應于，源數據D對應于，源數據W對應于；

輸出計算結果；；；

步驟1-34、生成矩陣元素STEP2：從bank中取出步驟1-33生成的中間值，將中間值存入bank；輸入計算結果；；；