臺灣博碩士論文加值系統

本文針對永磁無刷馬達運用模糊控制技術於引擎冷卻系統之研究，引擎冷卻系統無論在各種型式車輛上都採用皮帶驅帶動風扇。只有運用於小轎車和輕型貨車上採用電動馬達風扇，但是風扇馬達卻都是採用直流有刷馬達，且控制也都是採用開關式控制法，只有高低速兩段風量無法隨冷卻系統需要隨時調整風扇輸出，電流過高的問題也是常常讓風扇損壞的原因之一，因而增加引擎負荷、油耗和風扇馬達的磨損。因此本論文針對引擎冷卻風扇馬達以永磁無刷馬達來取代傳統直流有刷馬達，並以水溫訊號配合智慧型模糊控制理論，將撰寫之程式藉由Silicon Laboritories公司之Microcontroller Development Tools 輸入微控制器C8051F330，輸出至建置之硬體模型進行模擬分析。
模擬結果顯示永磁無刷馬達應用模糊理論能夠穩定維持所指定之轉速，亦能隨著水溫之模糊邏輯使風扇轉速快速的反應，在實際應用於引擎冷卻系統中，應能維持引擎最佳工作溫度，提升引擎效率，並降低風扇無謂的運轉，減少風扇馬達之耗損，提高冷卻風扇壽命；期望將模糊控制理論能落實於實務設計中，進而提升引擎運轉效能和減少油耗。

關鍵字：永磁;無刷馬達;模糊理論

In this paper, the permanent magnet synchronous motor using fuzzy control technique in engine cooling system was studied. The engine cooling systems in a variety of types of vehicles use belt-driven fan mostly. Only cars and light goods vehicles use electric fan motors, but they are brush DC motors and use switch-mode control law; however, the fan output of two alternatives can not be adjusted with the cooling system at any time. The problem of excessively high current is also often one of the reasons that fans damage. Thus it increases the engine load, fuel consumption and the wear and tear of fan motor. Therefore, this paper replaces the traditional brush DC motors with permanent magnet synchronous motor for the engine cooling fan motors, and the water tank with water temperature is operated with intelligent fuzzy control theory. The program is inputted into C8051F330 by Silicon Laboritories companies Microcontroller MCU Development Tools. The output of the hardware builds simulation models.
The simulation results showed that the application of engine cooling system using fuzzy theory maintained the stability to keep the best rotation rate of the engine. The use of permanent magnet synchronous motor with the water temperature fuzzy logic responses fast. It keeps the best temperature of the engine as well as decreases unnecessary operation of fan, reduces the wear and tear on the fan motor and improve life of cooling fan. This study can enhance performance and reduce fuel consumption in practice.

Key Word：Permanent magnet;Brushless;Fuzzy

摘要.........................................i
Abstract....................................ii
誌謝.......................................iii
目錄........................................iv
表目錄......................................vi
圖目錄.....................................vii
第一章 緒論.................................1
1.1 前言 ....................................1
1.2 研究動機.................................4
1.3 研究目的.................................4
1.4 文獻回顧.................................5
1.5 論文架構.................................7
第二章 傳統引擎冷卻系統.....................9
2.1 傳統引擎冷卻系統概述.....................9
2.1.1 冷卻風扇...............................9
2.2 傳統風扇控制............................12
第三章 永磁無刷直流馬達....................15
3.1 永磁無刷直流馬達簡介....................15
3.2 永磁式轉子種類..........................16
3.3 永磁無刷直流馬達之原理..................17
3.3.1 磁極位置感知驅動原理：................17
3.3.2 無感測驅動原理........................18
3.4 波寬調變驅動器..........................20
3.5 功率放大器..............................21
3.6 馬達數學模型............................22
第四章 模糊邏輯控制器之設計.................24
4.1 模糊理論之背景..........................24
4.1.1 傳統集合..............................26
4.1.2 模糊集合..............................26
4.2 模糊控制器之架構........................26
第五章 智慧型引擎冷卻系統之模擬............32
5.1 實驗設備................................32
5.1.1 硬體部分..............................32
5.1.2 軟體部分..............................34
5.2 實驗設計................................35
5.2.1 無刷馬達之命令模組....................35
5.2.2 無刷馬達之管理模組....................38
第六章 結論與未來展望.......................42
參考文獻....................................43
Extended Abstract...........................45
簡歷........................................48

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