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基于FPGA的非递归球形解码长时域有限控制集模型预测控制

Long-Horizon Finite-Control-Set Model Predictive Control With Nonrecursive Sphere Decoding on an FPGA

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中文摘要

本文提出了一种在FPGA上实现长时域有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的方法。通过开发一种非递归球形解码算法来求解底层的最小二乘整数规划问题,该算法利用问题结构减少了乘法器需求,能在极短时钟周期内计算出最优解,实现了资源高效的控制方案。

English Abstract

Long-horizon finite-control-set model predictive control is implemented on a field-programmable gate array (FPGA). To solve the underlying least-squares integer program, a nonrecursive sphere decoding algorithm is developed. By exploiting the problem structure, few multipliers are required, and the algorithm computes the optimal solution in a few clock cycles, thus achieving a resource-efficient i...
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SunView 深度解读

该技术对阳光电源的核心产品线(组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器)具有极高的应用价值。FCS-MPC在提升逆变器动态响应速度和电能质量方面表现优异,但计算负担重。本文提出的非递归球形解码算法有效解决了FPGA资源占用与计算延迟的矛盾,使得长时域预测控制在商业化产品中落地成为可能。建议研发团队将其应用于高性能并网逆变器及构网型(GFM)储能变流器的控制策略升级,以应对弱电网环境下的复杂控制需求,提升系统在瞬态过程中的稳定性和响应带宽。