Reduction of the energy consumption in embedded electronic devices with low control computational cost - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Reduction of the energy consumption in embedded electronic devices with low control computational cost

Commande faible coût et réduction de la consommation d'énergie dans les systèmes électroniques embarqués

Résumé

The demand of electronic components in all embedded and miniaturized applications encourages to develop low-cost components, in term of energy consumption and computational resources. Actually, the power consumption can be reduced when decreasing the supply voltage and/or the clock frequency, but with the effect that the device runs more slowly in return. Nevertheless, a fast predictive control strategy allows to dynamically manage this tradeoff in order to minimize the energy consumption while ensuring good performance of the device. Furthermore, the proposals are highly robust to tackle variability which is a real problem in nanometric systems on chip. Some issues are also suggested in this thesis to reduce the control computational cost. Contrary to a time-triggered system where the controller calculates the control law at each (constant and periodic) sampling time, an event-based controller updates the control signal only when the measurement sufficiently changes. Such a paradigm hence calls for resources whenever they are indeed necessary, that is when required from a performance or stability point of view for instance. The idea is to soften the computational load by reducing the number of samples and consequently the CPU utilization. Some simulation and experimental results eventually validate the interest of such an approach.
La course à la miniaturisation des circuits électroniques pousse à développer des systèmes faible coût, que ce soit en terme de consommation d'énergie ou de ressources de calcul. Il est ainsi possible de réduire la consommation en diminuant la tension d'alimentation et/ou la fréquence d'horloge, mais ceci a pour conséquence de diminuer aussi la vitesse de fonctionnement du circuit. Une commande prédictive rapide permet alors de gérer dynamiquement un tel compromis, de manière à ce que la consommation d'énergie soit minimisée tout en garantissant de bonnes performances. Les stratégies de commande proposées ont notamment l'avantage d'être très robustes aux dispersions technologiques qui sont un problème récurrent dans les nanopuces. Des solutions sont également proposées afin de réduire le coût de calcul du contrôleur. Les systèmes à échantillonnage non-uniforme, dont la loi de commande est calculée et mise à jour lorsqu'un événement est déclenché, sont ainsi étudiés. Ce principe permet de réduire le nombre d'échantillons et, par conséquent, d'économiser des ressources de calcul, tout en garantissant de bonnes performances du système commandé. Des résultats de simulation, et surtout expérimentaux, valident finalement l'intérêt d'utiliser une telle approche.
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Dates et versions

tel-00586620 , version 1 (18-04-2011)
tel-00586620 , version 2 (20-03-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00586620 , version 1

Citer

Sylvain Durand. Reduction of the energy consumption in embedded electronic devices with low control computational cost. Automatic. Université de Grenoble, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00586620v1⟩
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