Simulazione digitale

La simulazione digitale della rete neurale vuole evidenziare il degrado introdotto nelle prestazioni del controllo valutando la rete con un'aritmetica intera e con un numero di bit variabile. Questa situazione mette in evidenza fino a quale punto si può spingere la riduzione del numero di bit prima di ottenere un degrado inaccettabile delle prestazioni.

In particolare, vengono discretizzati tutti i pesi, gli ingressi e tutti i calcoli all'interno del neurone. I calcoli sono realizzati dal simulatore buck in complemento a due. Se infatti si specifica un numero di bit N, i calcoli vengono svolti tra e $2^{N-1}-1$ .

Nelle figure 6.24, 6.25, 6.26, 6.27 viene riportato il funzionamento del controllo neurale valutato con un'aritmetica a 12 bit. In particolare le figure 6.24 e 6.25 riportano variazioni sul carico mentre le figure 6.26 e 6.27 riportano le variazioni sulla tensione di ingresso. In questo caso il funzionamento dell'alimentatore non peggiora visibilmente rispetto al controllo neurale analogico. Le simulazioni successive sono state eseguite con un numero di bit sempre minore.

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 12 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_12_10_1.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 12 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_12_10_1_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 12 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_12_20_5.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 12 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_12_20_5_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

Le figure 6.28, 6.29, 6.30, 6.31 riportano il funzionamento della rete neurale simulata a 10 bit. Anche in questo caso, come per il controllo fuzzy, non si notano sensibili peggioramenti rispetto al funzionamento a 12 bit sulla tensione di uscita. Se si osserva il duty cycle si può notare che in funzionamento a regime il duty cycle non assume un valore costante ma è appena percettibile un rumore di fase dovuto alla discretizzazione. A 10 bit questo problema si presenta soltanto in alcune condizioni di funzionamento.

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 10 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_10_10_1.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 10 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_10_10_1_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 10 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_10_20_5.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 10 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_10_20_5_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

Se si analizzano le figure dalla 6.32 alla 6.35 (effettuate valutando la rete neurale a 8 bit) si può notare che il problema sul duty cycle osservato precedentemente è molto più evidente: si ripercuote sulla tensione in uscita (figura 6.33) generando delle oscillazioni intorno al valore di riferimento. Un'analisi armonica di questo segnale rivelerebbe componenti a frequenze inferiori alla frequenza di switching che, se non adeguatamente filtrate, potrebbero causare problemi di compatibilità elettromagnetica.

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 8 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_8_10_1.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 8 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_8_10_1_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 8 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_8_20_5.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 8 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_8_20_5_vo.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

Le figure dalla 6.36 alla 6.37 rappresentano le prestazioni del controllo valutato dal simulatore con un numero di bit pari a 6. Il controllo è ancora in grado di mantenere più o meno stabile la tensione in uscita. Un duty cycle oscillante come si vede nelle figure non è in ogni caso accettabile.

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della corrente di carico: 1-10-1 A; Controllo a 6 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_6_10_1.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$

**Figure:** Tensione di uscita e duty cycle con variazione della tensione di ingresso: 5-20-5 V; Controllo a 6 bit.
$\begin{figure}\centerline{ \hbox{ \vbox{ \psfig{figure=fig/neural_d_6_20_5.eps,width=100mm }} } }~ \end{figure}$