Prototypage rapide

avec Simulink sur dsPIC

MPLAB device blocks for Simulink

L.Kerhuel & R.Delpoux

Pendule inverse

./Inverted_Pendulum_ControlLoopCloseUp.png

./Model_Hardware_Test_withSampleTime.png

./Picooz_IdentificatoinBlockPresentation.png

Video

./Picooz_Identificatoin_eq_01.png

./Picooz_Identificatoin_eq_02.png

./Picooz_SuperTwistingController.png

./Picooz_SetpLarge_ClosedLoop_SimuVsReal.png

Plan:

Modèle de simulation & génération de code

Différences Temporel
optimisation et type de données
blocks et fonctionnalités Simulink

Aspect Temporel:

Simulation

Modélisation en temps continue, transformé de Laplace dans le domaine p (ou s)

Solver résout les équations différentielles
Pas de contrainte temps réelle
Résultat dépend du solveur ; pas de calcul variable.

Aspect Temporel:

Implémentation

Implémentation en temps discret avec un pas de calcul fixe

pas de solveur
Contrainte temps réel
Single-Rate & Multi-Rate
Single-Tasking & Multi-Tasking

Discrete times

Single-rate:
- Les blocks ont tous la même période d’exécution (Même couleur)
Multi-Rate
- Les blocks peuvent avoir des périodes d’exécution différentes (Schéma multicolore)

Modèle multi-rate

./Model_Hardware_Test_withSampleTime.png

Charge CPU d’un modèle multi-rate single-tasking (@70 mips)

./Scope_SingleTasking_70MIPS.png

Charge CPU d’un modèle multi-rate single-tasking (@20 mips)

./Scope_SingleTasking_20MIPS.png

Single-Tasking

Single-Tasking: Dans le slot de temps, l’exécution de tous les blocks doit se terminer avant la fin du slot.

Multi-Tasking

Multi-Tasking: Préemption possible -> Monotonic Rate Scheduler

La tâche la plus fréquente à la priorité maximale
- Préemptera une tache plus lente
- Beaucoup plus flexible
- Mode par défaut (voir options du solveur)

Charge CPU d’un modèle multi-rate single-tasking (@70 mips)

./Scope_MultiTasking_70MIPS.png

Charge CPU d’un modèle multi-rate single-tasking (@20 mips)

./Scope_MultiTasking_20MIPS.png

Tasking Conclusion

Single-Tasking @ 20 MIPS -> Overload
- dispatcher la tache la plus lente sur plusieurs slots
- (option d’offset dans Time Step -> [.001 .005])
Multi-Tasking @ 20 MIPS -> Ok
- Rate transfert block options
  - Data Integrity
  - Deterministic data transfert

Optimisation

type de données

Virgule Fixe
Virgule Flottante

./FloatFixed_1.png

Flotant

IEEE 754	Single	Double
Format width	32	64
Sign bit	1	1
exponent width	8	11
Precision width	23+1	52+1

1st bit of the significand is always 1. Phantom bit

Custom 8 bit Floating point

Parameter	Single	Double	Custom
Format width	32	64	8
Sign bit	1	1	1
exponent width	8	11	4
Precision width	23+1	52+1	3+1

./FloatFixed_2.png

./FloatFixed_3.png

./FloatFixed_4.png

Script Matlab pour tester un flottant 8 bits

% 4 bit exponent (signed)
emin = -7; emax = 6; 
% 3 bits significand
p = 3;

exps = 2.^[emin:emax]; 
vals = (2^p) + [0:(2^p-1)];  % significand with leading 1

TotalVal = vals'*exps;

% add denormalized values
8bitFloat = unique([TotalVal  ; 2^emin * [0:(2^m-1)]']);
8bitFloat = unique(flipud(-TotalVal) ;TotalVal]); % with neg vals