Aplicacions Industrials amb DSP'S

ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
Aplicacions
Industrials amb
DSP'S
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29523 Aplicacions Industrials amb DSP'S. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 9 ( 3 teoria + 6 pràctiques)
Crèdits ECTS: 7,2
Tipus: Optativa
Coordinador: NOM COGNOMS (correu electrònic) Juan Antonio Ortega Redondo
Altres Professors: Juan Antonio Ortega Redondo (ortegar@eel.upc.edu);
José Luís Romeral Martínez (romeral@eel.upc.edu)
Departament: Enginyeria Electrònica
Presentació
Coneixements previs
Per tal d’adquirir i assimilar els coneixements impartits en la present assignatura, l’alumnat hauria de
posseir els coneixements i conceptes que a grans trets queden englobats en els següents punts:
•
Sistemes digitals basats en microprocessador
•
Tècniques de processat digital del senyal
•
Programació en llenguatges d’alt nivell en temps real
•
Electrònica Industrial
•
Modelat i simulació de motors elèctrics i convertidors estàtics
•
Teoria de control en temps discret
Camps professionals
Els coneixements adquirits en la present assignatura capaciten a l’alumnat per al disseny, control i
manteniment de sistemes encastats aplicats a l’entorn industrial, amb especial èmfasi a les
arquitectures de control basades en Processadors Digitals de Senyal (DSP).
L’enginyeria de control per a plantes industrials amb gran demanda de capacitat de computació i
restriccions en el seu temps d’execució, és també un camp d’aplicabilitat professional.
Relació amb altres assignatures
Assignatures que proporcionen coneixements previs:
•
Disseny Digital amb Microprocessadors
•
Sistemes de Percepció
•
Sistemes Informàtics en Temps Real
•
Enginyeria de Control bàsica
•
Electrònica Industrial
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29523 Aplicacions Industrials amb DSP'S. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
•
2
Màquines Elèctriques
Assignatures en les que s’apliquen els coneixements adquirits
•
Projecte final de carrera
Objectius generals
L’objectiu general de l’assignatura es donar a conèixer els sistemes digitals basats en Processadors
Digitals de Senyal (DSP), les eines de programació i desenvolupament associades a aquests
sistemes, així com les diferents aplicacions d’aquest tipus de sistemes en l’entorn industrial.
També es donaran les bases per afrontar el disseny, manteniment, control i mesura de sistemes
industrials en els que les especificacions d’alta capacitat de càlcul i temps real prenen una rellevància
capdal.
Temari
1.
Introducció als Processadors Digitals de Senyal (DSP)
1.1. Característiques dels processadors de senyal
1.2. Famílies actuals de DSPs
1.3. Criteris de selecció
1.4. Arquitectura interna dels DSP
(2 hores)
2.
Arquitectura de sistemes digitals basats en DSP
2.1. Elements dels sistemes. Diagrames de blocs
2.2. Busos de comunicació
2.3. Sistemes d’adquisició i reproducció de senyals
2.4. Altres Perifèrics
2.5. Exemples de sistemes: DSKTMS3206711
(3 hores)
3.
Eines de desenvolupament d’aplicacions basades en DSP
3.1. Programació a baix nivell versus programació d’alt nivell
3.2. Programació “Visual”
3.3. Simuladors i Debuggers
3.4. Entorns de programació: Code Composer Studio
3.5. Sistemes operatius en temps real: DSP BIOS
3.6. Exemples de Aplicació amb el DSKTMS320C6711 y CCS
4.
DSP a la indústria.
4.1. Aplicacions i presència del DSP a la indústria
4.2. DSP com a processador d’elevada capacitat de càlcul
4.3. Arquitectures industrials
5.
Aplicacions concretes, de desenvolupament i industrials basades en DSP.
(10 hores)
5.1. Tècniques avançades de control en sistemes electrònics de potència
5.2. Modulació vectorial (SVM). Necessitat de control del temps real. Alt nivell i “assembler”.
5.3. Patrons de commutació en modulació vectorial.
5.4. Control de motors elèctrics d’alterna mitjançant DSP. Mètodes clàssics
5.5. Control Sensorless de motors elèctrics.
5.6. Qualitat en la xarxa. Mesura i control amb DSP.
6.
Arquitectures avançades basades en DSP
6.1. Plataformes de recerca i de desenvolupament industrial.
6.2. Tendències en centres de recerca i d’altres Universitats.
6.3. Novetats industrials.
(10 hores)
(2 hores)
(3 hores)
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29523 Aplicacions Industrials amb DSP'S. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
3
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
Introduir a l’alumne els conceptes bàsics relacionats amb DSPs , remarcant especialment els criteris
de selecció.
n
Mòdul 2
Presentar a l’alumne l’entorn de desenvolupament
DSKTMS320C6711 i el Code Composer Studio.
n
de
Texas
Instruments,
format
pel
Mòdul 3
Desenvolupament d’aplicacions amb DSPs fent servir el entorn presentat en el Mòdul 2.
n
Mòdul 4
Àmbit d’aplicabilitat i presència del DSP a la indústria. Necessitat d‘ús del DSP com a processador
d’elevada capacitat de càlcul.
n
Mòdul 5
Aplicacions concretes, industrials i de recerca.
Tècniques de control en sistemes electrònics industrials. Modulacions vectorials, control de motors
elèctrics en llaç obert i llaç tancat, control sense sensat i qualitat en la xarxa.
n
Mòdul 6
Presentació d’altres arquitectures avançades basades en DSP per a plataformes de recerca i de
desenvolupament industrial. Tendències en centres de recerca i d’altres Universitats.
Novetats industrials pel control de motors elèctrics, qualitat en la xarxa i processat del senyal en
general.
Metodologia de treball
A més dels llibres recomanats, l'estudiant disposarà de les transparències i d'una col·lecció de
problemes, que es resoldran en les classes presencials. Al llarg del curs es resoldran també alguns
dels problemes i es proposarà a l'estudiant que en resolgui d'altres de la col·lecció.
Degut al caràcter eminentment pràctic de l’assignatura, amb una gran presència d’aplicacions i
problemàtiques del móns industrials i de recerca, també es facilitaran articles en revistes
especialitzades així com manuals de productes industrials.
Es potenciarà la intervenció i participació puntual en l’assignatura d’enginyers de la indústria del
sector així com també de professors/investigadors d’altres Universitats i/o Centres de Recerca
catalans i estrangers.
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29523 Aplicacions Industrials amb DSP'S. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
Pràctiques, laboratoris
n
P1: Introducció al entorn de desenvolupament: DSKTMS3206711 i Code Composer Studio (2
hores)
n
P2: Introducció al DSP/BIOS i les llibreries de suport (2 hores)
n
P3: Exemple de transferència de dades a través del EDMA (2 hores)
n
P4: Exemple de programació del TIMER y del McBSP
n
P5: Desenvolupament d’aplicacions tutoritzades
n
P6: Modulació vectorial. Reducció del mode comú. Compensació dels temps morts i caigudes de
tensió (6 hores)
n
P7: Control en llaç obert i en llaç tancat d’un motor de corrent alterna. Control Directe de Parell.
Sistemes Sensorless (8 hores)
n
P8: Arquitectures per al desenvolupament industrial. Filtrat actiu. Qualitat de la xarxa. (Projecte
CRAFT-DEE-Campus Terrassa) (2 hores)
n
P9: Arquitectures per a la recerca: PC/DSP/TMS 320C32, DSpace 1103 (4 hores)
n
P10: Desenvolupament d’una aplicació industrial (10 hores)
(2 hores)
(22 hores)
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Mòdul 1: Introducció (Tema 1 i 2 teoria).
Mòdul 2: Eines de desenvolupament (Tema teoria 3 i
pràctiques 1,2,3,4).
Mòdul3: Treballs pràctics (Pràctica 5)
Mòdul 4: DSP a la indústria. (Tema 4)
Mòdul 5: Aplicacions concretes, industrials i de recerca.
(Tema 5 i pràctiques 6 i 7)
Mòdul 6: Arquitectures avançades basades en DSP (Tema 6
i practiques 8, 9 i 10)
Temps
de lectura
Temps
total
4 hores
18 hores
22 hores
2 hores
20 hores
20 hores
Materials
Bibliografia bàsica
Rulph Chassaing, DSP applications using C and the TMS320C6x DSK, Jonh Wiley & Sons (2002)
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29523 Aplicacions Industrials amb DSP'S. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
5
Naim Dahnoun, Digital Signal Processing implementation using the TMS320C6000 DSP Platform,
Prentice Hall (2000)
Peter Vas, Sensor less Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press (1998)
Bibliografia complementària
Autor, Títol, Editorial (any).
Marian P. Kazmierkowski, R. Krishnan, Frede Blaabjerg, Control in Power Electronics. Selected
Problems, Academic Press (2002)
ABB Sistemas Industriales, S.A. " Control Directo de Par", Technical Guide, 2000
Avaluació
n
Examen final de la assignatura: 30 %.
en públic.
Es proposa com examen final la presentació d’un tema
Comentaris sobre articles especialitzats: 20%
Treballs pràctics: 50 %
n
Altres mètodes d’avaluació