Розробка методів і засобів апаратно-програмної реалізації нейроконтролерів на основі програмованих логічних інтегральних схем для побудови інтелектуальних систем управління

Нейромережеві системи управління відносяться до класу інтелектуальних систем і є одним із можливих варіантів побудови адаптивних та самоналагоджуваних систем управління складними динамічними об’єктами, що можуть функціонувати в умовах структурної, параметричної та інформаційної невизначеності. Такі системи здатні керувати об’єктами будь якої складності але мають проблеми з навчанням та адаптацією їх в реальному часі. Вирішення цих проблем можливо за рахунок використання оптимальних по складності нейромережевих структур, які реалізуються апаратними засобами з великою швидкодією, розпаралеленими обчислювальними процедурами, заміною процедур навчання нейромереж їх налаштуванням.

На даний час існує широка гамма апаратних засобів реалізації елементів нейромережевих систем управління, зокрема це нейросигнальні, цифрові сигнальні та систолічні процесори, замовлені нейрочіпи та ПЛІС-структури. Кожний із них мають ряд переваг і недоліків, які пов’язують з вартістю реалізації, наявністю засобів розробки та програмування, сумісністю з іншими елементами системи, енергоспоживанню та іншим. В цьому відношенні найбільш перспективними засобами є ПЛІС-структури, які в порівняні з іншими є універсальними, відносно простими та дешевими обчислювачами, дозволяють організовувати паралельні обчислювальні структури, мають велику швидкодію та добре розроблені засоби програмування.

В роботі розроблена концепція та методики реалізації нейромережевих систем управління на апаратній платформі ПЛІС, які реалізують структурні елементи адаптивних систем управління: моделі об’єктів, регулятори, ідентифікатори станів об’єкта, фільтри та інше, а також розпаралелені обчислювальні процедури налагодження згаданих нейромережевих елементів і системи в цілому шляхом використання еволюційних технологій оптимізації.Проведено дослідження апаратних затрат ПЛІС для реалізації нейромережевих структур різної конфігурації, розроблено та виготовлено макет нейроконтролера на основі ПЛІС ы технічну документацію на нього.

Для розробки, моделювання, дослідження, наладки та реалізації нейромережевих елементів та систем управління на їх основі в роботі розроблено спеціалізоване програмне середовище, яке базується на програмних пакетах SystemGeneratorfor DSP Xilinx, MATLAB і LabVIEW.