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研究生: 王昱昇
Wang, Yu-Sheng
論文名稱: 無刷馬達平台之內部模型控制器初始值補償
Initial Value Compensation of Internal Model Controllers for Brushless Motors
指導教授: 呂有勝
Lu, Yu-Sheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 內部模型控制器超越量振盪初始值補償
英文關鍵詞: IMC, overshoot, oscillation, IVC
DOI URL: http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.DME.005.2018.E08
論文種類: 學術論文
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  • 本文針對內部模型控制(Internal Model Control, IMC)應用於低阻尼受控體(lightly damped plants)會有超越量或震盪的問題,進行控制器初始值補償(Initial Value Compensation, IVC)之設計。內部模型控制器具有容易設計的優點,透過初始值補償之設計可以明顯地降低超越量或震盪現象的發生,藉此能夠提升控制系統的暫態性能。
    本文的實驗平台是以無刷伺服馬達結合導螺桿而成的線性平台,進行線性運動定位控制的實驗。訊號處理部分採用美國德州儀器公司(Texas Instruments, TI)生產之TMS320C6713 DSP搭配FPGA自製擴充子板與Xilinx可程式閘陣列(FPGA)結合而成之控制器硬體核心,以C語言與硬體描述語言(VHDL)作為控制器設計之發展工具。經由實驗結果可得知,加入初始值補償之控制器,能有效的改善傳統控制器的缺點,改善系統的暫態響應。

    This thesis presents a solution to the overshoot and oscillation problems when the Internal Model Control (IMC) is applied to the lightly damped plants. By using Initial Value Compensation (IVC), the plant’s output overshoot and oscillation can be significantly reduced, thus, improving the performance of the control system.
    The experimental system consists of a brushless servo motor and a ball screw for experimental verification. The C language and VHSIC Hardware Description Language (VHDL) are tools for developing a control system. The experimental results show that the IVC can effectively reduce the output overshoot and oscillation caused by the conventional IMC.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號說明 IX 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 論文架構 3 第二章 實驗系統介紹與系統鑑別 4 2-1系統架構簡介 4 2-1-1 硬體架構 4 2-1-2 訊號處理架構 6 2-1-3 系統之位置與速度回授 7 2-2線性平台系統鑑別 8 2-2-1 無彈簧運動平台之系統鑑別 8 2-2-2 具彈簧運動平台之系統鑑別 11 第三章 內部模型控制器設計 14 3-1無彈簧運動平台之控制器設計 14 3-1-1內部模型控制器之設計 14 3-1-2滑動模式控制之加入 16 3-2具彈簧運動平台之控制器設計 17 3-2-1內部模型控制器之設計 17 3-2-2滑動模式控制之加入 19 第四章 初始值補償之設計 20 4-1無彈簧運動平台之初始值補償設計 20 4-2具彈簧運動平台之初始值補償設計 21 第五章 線性平台之控制實驗結果 23 5-1無彈簧運動平台之實驗結果 23 5-1-1 定位控制實驗 24 5-1-2 追蹤控制實驗 31 5-2具彈簧運動平台之實驗結果 38 5-2-1 定位控制實驗 39 5-2-2 追蹤控制實驗 49 第六章 結論 56 參考文獻 57

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