تقدير الضغط غير الخطي باستخدام FPGA

الملخص

يهدف هذا البحث إلى تطوير وتنفيذ تصميم رقمي لحساب ضغط كوشي أحادي المحور لمادة فائقة المرونة متوازنة داخليًا باستخدام خوارزمية نيوتن-رافسون التكرارية على مستوى الأجهزة، مثل تكنولوجيا تقنيات مصفوفة البوابات القابلة للبرمجة (FPGA). تقنية FPGAهي فعليا أجهزة أشباه موصلات توفر تقنية معالجة متوازية أساسية لأنظمة الوقت الفعلي عندما يكون وقت الحساب حرجًا. تمت دراسة خوارزمية نيوتن-رافسون بناءً على FPGA لحل المعادلة المتوازنة داخليًا والتي تم تطويرها على مستوى عالٍ من التجريد ثم تنفيذها باستخدام أدوات مادية للحصول على بيانات حقيقيه. استخدمت لغة VHDL لبرمجة خوارزمية نيوتن-رافسون ، ويحاكي برنامج ModelSim Intel التصميم الموصوف.  تمت مقارنة القيم الناتجة من استخدام الهاردوير بالقيم الناتجة من استخدام نص MATLAB للتحقق من وظائف التصميم الرقمي. تم تنفيذ النظام الرقمي بالكامل على شريحة Cyclone V FPGA باستخدام برنامج Quartus Intel. إن دقة وصحة النتائج التي تم الحصول عليها على مستوى الأجهزة مقبولة، فيما يتعلق بالعتبة المحددة، اعتمادًا على نوع البيانات التي تمثل العدد الكسري للعملية الحسابية، وكذلك الموارد المتاحة التي بدورها تعتمد على تقنية FPGA المستخدمة.