臺灣博碩士論文加值系統

在本論文中，我們將傳統的PI控制和適應性模糊控制結合，應用於高速光碟機長程傳動直線式音圈馬達的伺服控制上。在音圈馬達伺服控制的速度控制上，我們採用速度追蹤型控制。我們將研究討論三種控制器：PI控制器，適應性模糊控制器，PI+適應性模糊控制器。傳統的PI控制器，在受控系統為線性非時變系統及控制器工作參數和受控系統參數相配合時，才會有好的控制效果，所以其在穩健度的表現上很脆弱；適應性模糊控制，利用自我學習、修正錯誤的方法，學習受控系統的模糊控制法則，所以具有不錯的穩健性，但其缺點為在速度追蹤已達穩態時，在控制上容易發生振盪。我們將兩種控制方法結合，提出PI+適應性模糊控制的控制方法，利用雙方的優點，彌補彼此的缺點，成為一控制精準，穩健性又強的控制器。另外，一般光碟機長程傳動馬達定位時的速度追蹤曲線，是採用梯形圖形。我們則提出一種誤差預測法來改良原來的速度參考曲線，這種方法會依照目前馬達的位移情況，適當決定馬達移動的參考速度，可使高速光碟機長程傳動馬達即使在控制器控制效果不佳的情況下，仍能夠在絕大部分的定位中，在一次梯形參考曲線中以最短的時間完成定位控制。為了使我們的研究更具實用價值，我們以市場上易取得且成本低的零件，例如：8052、ADC0804、DAC0800，組成一個可獨立工作的單晶片微電腦控制器，並將我們研究提出的伺服理論，完全在這個控制器上實作出來。

In this thesis, we combine the traditional PI control and adaptive fuzzy control, and apply them to the sled voice-coil motor(VCM) servo control of a high-speed CD-ROM. The velocity-trace control is used for the VCM serovo control. We investigate three kinds of controllers: PI controller, adaptive fuzzy controller, and PI+Adaptive fuzzy controller. The PI controller has good performance only when the plant is linear time-invariant and system parameters are matching. However, the PI controller has weak robust property. An adaptive fuzzy controller has strong robustness by learning the fuzzy control rules, but usually oscillate in the steady state. Therefore, we propose a hybrid control scheme that includes a PI control and an adaptive fuzzy control. It overcomes the disadvantages of PI control and adaptive fuzzy control by the advantages of the two. We also present an error-predict scheme to improve the traditional reference trapezoid curve of velocity. A low-cost single-chip microcomputer is used to implement the whole control algorithm, so that the controller has the potential in real design.

中文摘要I
英文摘要II
誌 謝III
目錄IV
圖目錄VI
第一章 緒論1
1.1研究背景1
1.2 研究動機與目的2
1.3章節的安排4
第二章:音圈馬達系統5
2.1光碟機之伺服系統5
2.2音圈馬達7
2.2.1音圈馬達之原理[11-12]7
2.2.2音圈馬達之系統模型8
2.2.3音圈馬達之系統判別11
第三章 音圈馬達的控制電路15
3.1控制電路元件15
3.2控制電路設計分析18
3.2.1微處理器的設計考量18
3.2.2 DAC0800的設計考量19
3.2.3 ADC0804的設計考量20
第四章 音圈馬達的控制方法22
4.1速度參考曲線23
4.1.1位置資訊23
4.1.2速度參考曲線的規劃24
4.2 PI控制方法32
4.2.1 PI控制器轉移函式32
4.2.2 PI控制器的優缺點35
4.3適應性模糊控制方法37
4.3.1模糊控制37
4.3.2適應性模糊控制42
4.3.3適應性模糊控制的優缺點46
4.4 PI控制和適應性模糊控制結合47
第五章 實作結果48
5.1 PI控制器48
5.1.1 PI控制器的規格48
5.1.2 PI控制器對各種位移長度的控制結果48
5.1.3 PI控制器位移 ±11.0 mm的控制結果52
5.1.4 PI控制器的結果分析54
5.2 適應性模糊控制器55
5.2.1適應性模糊控制器的規格55
5.2.2適應性模糊控制器的學習56
5.2.3適應性模糊控制器對各種位移長度的控制結果57
5.2.4適應性模糊控制器位移±11.0 mm的控制結果60
5.2.4適應性模糊控制器的結果分析62
5.3 簡化型適應性模糊控制器63
5.3.1 簡化型適應性模糊控制器的規格63
5.3.2簡化型適應性模糊控制器的學習64
5.3.3簡化型適應性模糊控制器對各種位移長度控制結果65
5.3.4簡化型適應性模糊控制器位移±11.0 mm的控制結果68
5.3.5簡化型適應性模糊控制器的結果分析70
5.4 PI+簡化型適應性模糊控制器71
5.4.1 PI+簡化型適應性模糊控制器的規格71
5.4.2好PI+簡化型適應性模糊控制器72
5.4.3差PI+簡化型適應性模糊控制器80
5.5實作結果總結87
第六章 結論88
參考文獻89
附錄一 音圈馬達控制系統照片90
附錄二 低成本單晶片微電腦控制器電路圖91

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