Využití vestavěného QP solveru pro automotive aplikace

Abstract

Hlavním cílem této práce je vývoj rámce pro externí solver kvadratických problémů využívající CAN a CAN FD sběrnice. V první řadě je představen mikrokontroler, na který jsou nasazeny dva různé solvery. Dále je pro kontroler vyvinuta vestavěná aplikace, která obstarává komunikaci přes sběrnici, správu paměti a obsluhu solverů. Na druhé straně jsou navrhnuta a implementována dvě prostředí v programu Matlab \& Simulink, jedno pro CAN a druhé pro CAN FD sběrnici. Tato prostředí pak slouží k přístupění externího solveru a umožňují simulaci v reálném čase v konfiguraci "hardware-ve-smyčce". Obě prostředí jsou důkladně otestována spolu s aplikací v kontroleru a je provedena řada měření testující dobu, kterou celý rámec potřebuje k vyřešení kvadratického problému v závislosti na velikosti daného problému. Na závěr jsou předvedena dvě dema využívající modelového prediktivního řízení a vyvinutého externího solveru k optimalizaci formulovaných problémů.

The main focus of this thesis is on the development of a framework for an external quadratic program solver utilizing the CAN and CAN FD communication buses. To begin with, the deployment of two quadratic solvers onto a controller is presented. Further, an embedded application is developed to handle bus communication, memory management, and solver calling. To utilize the external solver, Matlab \& Simulink based CAN and CAN FD interfaces are implemented to allow for real-time simulation in the hardware-in-the-loop configuration. Both the embedded application and the interfaces are tested for functionality and performance with a focus on the time it takes the framework to solve quadratic problems of various sizes. Finally, two automotive-related model predictive control demos are presented, employing the external solver interface and showcasing its capabilities.