Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Multirate Control of a DVD Player

Kaunitz, Johan (2003) In MSc Theses
Department of Automatic Control
Abstract
In this master theses an existing control system of a DVD player has been modified such that it has become more feasible to implement using limited hardware resources. The discrete controller has already been implemented for evaluation purposes using FPGA technology, and is working well. So far however, low resource consuption has not been a major concern. This is gradually changing though, as more features are being planned for the same hardware, potentially taking up more resources than currently available. <p> The approach taken here is to use high level software tools and a powerful general purpose real-time processor to create a new software implementation of the controller and use it to control the real DVD drive. Using this setup,... (More)
In this master theses an existing control system of a DVD player has been modified such that it has become more feasible to implement using limited hardware resources. The discrete controller has already been implemented for evaluation purposes using FPGA technology, and is working well. So far however, low resource consuption has not been a major concern. This is gradually changing though, as more features are being planned for the same hardware, potentially taking up more resources than currently available. <p> The approach taken here is to use high level software tools and a powerful general purpose real-time processor to create a new software implementation of the controller and use it to control the real DVD drive. Using this setup, some interesting design parameters for possible custom hardware implementations has been evaluated under real circumstances. One notable such parameter, which is highly correlated to the size of the resulting FPGA implementation, is the choice of wordlength for the representation of signals, states and coefficients in the controller. To efficiently reduce this parameter, the design of the controller has been altered somewhat to make it less sensitive to the lower numerical accuracies introduced, leading to a multirate controller. <p> To analyse what impact the suggested changes would have on the performance of the control system, extensive tests has been made with different design parameters. This includes experiments with trackjumps, which are highly dependent on the properties of the controller. The tests have indicated what savings that seem possible to achieve under the prevailing conditions. <p><h4><i>Sammanfattning</i></h4> I detta examensarbete har ett reglersystem för en DVD-spelare modifierats så att det bättre lämpar sig att implementeras med begränsade hårdvaruresurser. Den diskreta regulatorn finns redan implementerad med FPGA-teknik i utvärderingssyfte, och fungerar bra. Hittills har dock inte låg resursförbrukning varit av högsta prioritet. Detta håller på att förändras då fler funktioner, som kan behöva mer resurser än vad som finns tillgängliga i nuläget, planeras för samma hårdvara. <p> Tillvägagångssättet har varit att använda avancerade programvaruverktyg och en kraftfull generell realtidsprocessor för att skapa en ny mjukvaruimplementation av regulatorn och använda denna för att styra den riktiga processen. Med denna uppsättning har sedan vissa intressanta designparametrar för potentiella hårdvaruimplementationer kunnat studeras under verkliga förhållanden. En speciellt intressant sådan parameter, som i hög grad påverkar storleken på den resulterande FPGA-kretsen, är valet av ordlängd för signaler, tillstånd och koefficienter i regulatorn. För att effektivt kunna minska denna parameter har designen av regulatorn behövt ändras något för att göra den mindre känslig mot högre numerisk osäkerhet, vilket lett till en multirateregulator. <p> För att analysera vilka effekter de föreslagna ändringarna skulle ha på regulatorns prestanda, har tester gjorts med olika designparametrar. Även tester av spårhopp har gjorts då dessa är särskilt beroende av regulatorns egenskaper. Dessa tester har gett en fingervisning om hur stora besparingar som verkar möjliga att uppnå under gällande omständigheter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Kaunitz, Johan
supervisor
organization
year
type
H3 - Professional qualifications (4 Years - )
subject
publication/series
MSc Theses
report number
TFRT-5708
ISSN
0280-5316
language
English
id
8848092
date added to LUP
2016-03-19 17:34:50
date last changed
2016-03-19 17:34:50
@misc{8848092,
  abstract     = {In this master theses an existing control system of a DVD player has been modified such that it has become more feasible to implement using limited hardware resources. The discrete controller has already been implemented for evaluation purposes using FPGA technology, and is working well. So far however, low resource consuption has not been a major concern. This is gradually changing though, as more features are being planned for the same hardware, potentially taking up more resources than currently available. <p> The approach taken here is to use high level software tools and a powerful general purpose real-time processor to create a new software implementation of the controller and use it to control the real DVD drive. Using this setup, some interesting design parameters for possible custom hardware implementations has been evaluated under real circumstances. One notable such parameter, which is highly correlated to the size of the resulting FPGA implementation, is the choice of wordlength for the representation of signals, states and coefficients in the controller. To efficiently reduce this parameter, the design of the controller has been altered somewhat to make it less sensitive to the lower numerical accuracies introduced, leading to a multirate controller. <p> To analyse what impact the suggested changes would have on the performance of the control system, extensive tests has been made with different design parameters. This includes experiments with trackjumps, which are highly dependent on the properties of the controller. The tests have indicated what savings that seem possible to achieve under the prevailing conditions. <p><h4><i>Sammanfattning</i></h4> I detta examensarbete har ett reglersystem för en DVD-spelare modifierats så att det bättre lämpar sig att implementeras med begränsade hårdvaruresurser. Den diskreta regulatorn finns redan implementerad med FPGA-teknik i utvärderingssyfte, och fungerar bra. Hittills har dock inte låg resursförbrukning varit av högsta prioritet. Detta håller på att förändras då fler funktioner, som kan behöva mer resurser än vad som finns tillgängliga i nuläget, planeras för samma hårdvara. <p> Tillvägagångssättet har varit att använda avancerade programvaruverktyg och en kraftfull generell realtidsprocessor för att skapa en ny mjukvaruimplementation av regulatorn och använda denna för att styra den riktiga processen. Med denna uppsättning har sedan vissa intressanta designparametrar för potentiella hårdvaruimplementationer kunnat studeras under verkliga förhållanden. En speciellt intressant sådan parameter, som i hög grad påverkar storleken på den resulterande FPGA-kretsen, är valet av ordlängd för signaler, tillstånd och koefficienter i regulatorn. För att effektivt kunna minska denna parameter har designen av regulatorn behövt ändras något för att göra den mindre känslig mot högre numerisk osäkerhet, vilket lett till en multirateregulator. <p> För att analysera vilka effekter de föreslagna ändringarna skulle ha på regulatorns prestanda, har tester gjorts med olika designparametrar. Även tester av spårhopp har gjorts då dessa är särskilt beroende av regulatorns egenskaper. Dessa tester har gett en fingervisning om hur stora besparingar som verkar möjliga att uppnå under gällande omständigheter.},
  author       = {Kaunitz, Johan},
  issn         = {0280-5316},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {MSc Theses},
  title        = {Multirate Control of a DVD Player},
  year         = {2003},
}