Osobní stránka projektu PRPL12

Záměr

Motivace

Příprava podhoubí pro používání RedPitaya jako PID regulátoru pro zpětnovazební řízení na tokamaku GOLEM.
Zjednodušení práce s hledáním nástrojů a zdrojů nutných pro práci s FPGA na RedPitaya.

Rešerše

V úvodu řešení se jeví několik možných cest, jak k problému přistoupit. V následujícím výčtu jsou seřazeny podle časové náročnosti provedení
1. Nalezení existujícího řešení PID regulátoru s Pythonovským rozhraním
2. Úprava nějakého existujícího řešení
3. Naprogramování PID regulátoru v HDL (viz dále), napsání Pythonovského rozhraní

Každý krok zahrnuje navíc vytvoření jednoduché dokumentace, která by uživateli umožnila pracovat s RedPitayou jako PID regulátorem bez nutnosti hlubšího pochopení jakým způsobem funguje.

RedPitaya

RedPitaya (RP) je jednodeskový počítač, podobně jako Raspberry Pi (RPi), na rozdíl do RPi však kromě běžného ARMového CPU obsahuje navíc FPGA a kromě běžné konektorové výbavy (Ethernernet, USB, GPIO apod.) obsahuje navíc konektory s rychlými (125 nebo 250 MHz, v závislosti na konkrétním modelu) ADC a DAC.
Kombinace rychlých ADC a DAC a FPGA umožnuje RP využít mj. jako osciloskop, funkční generátor nebo právě jako PID regulátor, kde jako regulační obvod funguje vhodně naprogramované FPGA.

FPGA

Field-Programable Gate Array neboli česky progamovatelné hradlové pole. Jedná se o integrovaný obvod jehož reálné propojení může uživatel naprogramovat sám, programování pak efektivně odpovídá sestavování digitálního obvodu z jednotlivých hradel, případně modulů, a provádí se v některém jazyku pro popis hardwaru (hardware description language - HDL). Nejrozšířenějšími HDL jsou Verilog a VHDL (VHSIC Hardware Description Language)

Modely RedPitaya dostupné na tokamaku GOLEM

U tokamaku GOLEM jsou dostupné dva modely RedPitaya - STEMlab 125-10 a SIGNALlab 250-12. Již z názvu je možné vyčíst, že STEMlab obsahuje 125MHz DAC a ADC s bitovou hloubkou 10 bitů a SIGNALlab 250MHz DAC a ADC s hloubkou 12 bitů. Srovnání modelů RedPitaya

Logbook

24.10.2019 - 31.10.2019?

První práce s Pythonovskou knihovnou PyRPL, která by měla umožnit pracovat s Red Pitayou, aniž by bylo nutné učit se nějaký jazyk pro popis hardware, např. Verilog. Python je navíc mezi “fúzaři” obvykle často používaný a tedy implementace bude snadno pochopitelná pro případné následovníky. Bohužel PyRPL neumožňuje práci s derivačním členem PID regulátoru na RP, ale už to, že je derivační člen explicitně zmíněn byl jasný signál, že RP již má implementované PID regulátory.

Závěrečný report (třeba dle IMRAD stylu )

(nejhodnotnější část práce)

Co dál (pro následovatele)

Reference

Pozn: na Golem wiki musí být k dispozici všechny použité materiály pro tvorbu reportu tak, aby vaši následovníci mohli jednoduše zreprodukovat všechny vaše analýzy. Skripty, tabulky v Excelu atp.