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研究生:錢寬榮
研究生(外文):kuan-rong chian
論文名稱:分散式驅動器開發
指導教授:江士標
指導教授(外文):Shyh-Biau Jiang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:馬達控制交流伺服伺服運動控制
外文關鍵詞:motion controlmotor control
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論文摘要
論文名稱:分散式驅動器開發
頁數:
畢業時間及提要別:九十四學年度第二學期碩士論文提要
研究生:錢寬榮
指導教授:江士標教授
論文提要內容:

本文以開發一分散式驅動器為目標,利用交流伺服控制理論控制交流伺服馬達,並結合分散式運動控制方法,將馬達控制器與驅動器作結合,只要以RS485通訊網路連接各軸分散式驅動器就可以直接進行運動控制多軸馬達,減少了配線與維護上的困難,並可以支援多軸直線與圓弧運動以及電子齒輪模式的運動控制功能。另外本分散式驅動器可以經由線上更改驅動器的參數,可以任意抽換任一軸的馬達亦可以進行運動控制。
Abstract

This text regards developing a scattering type driver as the goal, utilize and exchange the servo control theory to control and exchange the servo motor, and combine the dispersing type movement and control the method , combine the motor controller with the driver , so long as can do exercises and control many axle motors directly with every axle dispersing type driver of network link of RS485 communication, is it mix line with maintain difficulty that have , can support many axle straight line and arc sport and electronic gear wheel sport of way control the function to reduce. Originally the dispersing type parameter via the on-line change driver that driver can in addition, can wanton to substitute axle any motor may do exercises and control also.
目錄
論文摘要 I
目錄 III
圖目 XI
表目 XVI
第一章 諸論 1
1.1前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 突破技術 3
論文組織架構:總體介紹本論文所含之各章節的摘要敘述。 3
第二章 理論簡介 4
2.1 分散式運動控制理論 4
2.1.1 何謂分散式運動控制 4
2.1.2傳統運動控制原理 4
2.1.3 分散式運動控制原理 6
2.2 同步機制簡介 7
2.2.1 同步設計概念 7
2.2.2 頻率同步 8
2.2.3 相位同步 10
2.3 馬達伺服原理 11
2.3.1 伺服控制系統 11
2.3.2 伺服馬達動作原理 11
2.3.3 三相伺服馬達模型 12
2.3.4電流控制器方塊圖 15
2.4 電子齒輪原理 16
2.4.1 何謂電子齒輪 16
2.4.2 本文電子齒輪功能作法 17
第三章 系統設計(System Design) 18
3.1 系統整體架構簡介 18
3.2 功能方塊圖 18
3.2.1分散式馬達驅動器基本方塊圖 18
3.2.2 各子模組功能方塊圖 19
3.2.2.1 DSP控制器功能方塊圖 19
3.2.2.1.1 電流控制器功能方塊圖 20
3.2.2.1.3 運動路徑插值器功能方塊圖 24
3.2.2.1.4 RS485通訊模組功能方塊圖 24
3.2.2.2 驅動系統功能方塊圖 25
3.2.2.2.1 switching power系統 25
3.2.2.2.2 功率驅動系統 26
3.2.2.2.3 電流量測系統 26
3.2.2.3 RS485通訊網路 26
3.2.2.4 馬達測試平台方塊圖 27
3.3 系統實體圖與配線圖 29
3.3.1 整體系統實體圖 29
3.3.2 DSP控制系統 29
3.3.2.1 DSP控制器輸出入接頭與接線方式 29
3.3.3 驅動系統實體圖 30
3.3.3.1 驅動訊號隔離版輸出入接頭與接線方式 31
3.3.3.2 電流訊號隔離版輸出入接頭與接線方式 31
3.3.3.3 動力驅動板輸出入接頭與接線方式 31
3.3.3.4 電流量測模組輸出入接頭與接線方式 32
3.3.3.5伺服馬達輸出入接頭 32
3.3.4 RS485通訊網路 33
3.3.4.1 RS485轉接板輸出入接頭與接線方式 33
3.3.5 連接裝置 33
3.4 系統工作流程分解動作 34
3.4.1 步驟一 : 使用者設定各軸馬達參數,啟動馬達控制 34
3.4.2 步驟二 : 各軸dsp馬達控制器產生三相電壓驅動馬達 35
3.4.3 步驟三 : 各軸dsp馬達控制器量測馬達資訊 36
3.4.4 步驟四 : 人機介面端透過RS485接收各軸資料回傳以及儲存各軸資訊。 37
第四章 電路硬體設計 38
4.1 分散式馬達驅動器功能規格 38
4.1.1 選用之伺服馬達規格 38
4.1.2 動力驅動版規格 39
4.1.3 RS485網路架構規格 39
4.2 系統硬體電路 39
4.2.1 驅動板電路 40
4.2.1.1 驅動板電源電路 41
4.2.1.2 功率驅動電路 44
4.2.1.3 三相電橋電路 47
4.2.1.4 電流量測電路 49
4.2.2 隔離板隔離電路 50
4.2.2.1 電流量測隔離電路 50
4.2.2.2 驅動訊號隔離電路 53
4.2.3 RS485網路硬體架構 55
第五章 人機介面(Algorithm) 59
5.1 人機介面模組軟體功能方塊圖 59
5.2軟體設定 60
5.3操作介面 61
5.3.1電流控制操作介面 61
5.3.2速度控制操作介面 62
5.3.3 馬達資料取樣及顯示介面 63
5.3.4 測試功能操作介面 64
5.3.5 運動控制操作介面 66
5.4 操作流程 67
5.4.1單軸電流控制操作流程 67
5.4.2 單軸速度控制操作流程 68
5.4.3 多軸分散式路徑規劃執行操作流程 69
第六章 實驗數據與討論 70
6.1 實驗一:電流控制功能測試 70
6.1.1實驗架設及操作流程 70
6.1.2實驗數據 72
6.1.3 實驗結果與討論 77
6.2 實驗二:電流控制步階響應測試 78
6.2.1實驗架設及操作流程 78
6.2.2 實驗數據 80
6.2.3實驗結果與討論 81
6.3 實驗三:電流控制的頻率響應測試 82
6.3.1實驗架設及操作流程 82
6.3.2實驗數據 84
6.3.3實驗結果與討論 84
6.4 實驗四: 定電流控制負載與轉速測試 85
6.4.1實驗架設及操作流程 85
6.4.2 實驗數據 87
6.5 實驗五:轉速控制測試 88
6.5.1實驗架設及操作流程 88
6.5.2實驗數據 90
6.6 實驗六:速度控制步階響應測試 92
6.6.1實驗架設及操作流程 92
6.6.2 實驗數據 94
6.6.3實驗結果與討論 96
6.7 實驗七:速度控制的頻率響應測試 97
6.7.1實驗架設及操作流程 97
6.7.2實驗數據 99
6.7.3實驗結果與討論 99
6.8 實驗八: 定轉速控制負載與轉速測試 100
6.8.1實驗架設及操作流程 100
6.8.2 實驗數據 102
6.9 實驗九: 同步非同步對兩軸走直線運動的影響 103
6.9.1實驗架設及操作流程 103
6.9.2實驗數據 105
6.10 實驗十:同步非同步對兩軸走圓弧測試 106
6.10.1實驗架設及操作流程 106
6.10.2 實驗數據 108
6.11 實驗十一:電子齒輪測試 110
6.11.1實驗架設及操作流程 110
6.11.2 實驗數據 112
第七章 結論(Conclusion) 113
References 114
References
[1] D.W.Novotny & T.A.Lipo,Vector Control and Dynamics of AC Drivers, Oxford University Press Inc.,New York,1996
[2] Texas Instrument, Field Orientated Control of 3-phase AC-Motors,Texas Instrument,1998
[3] 許溢恬譯著,變頻器實用設計與驅動軟體,文笙,1996
[4] 許溢恬譯著,AC伺服系統理論與設計實務,文笙,1996
[5] 施宗男著,電動機車之馬達驅動器開發,國立中央大學機械所碩士論文,2005
[6] 劉昌煥著,交流電機控制,東華,2003
[7] 覲豪輝著,馬達驅動用功率電路之設計與應用,國立中央大學機械所碩士論文,2001
[8] 施慶隆、李文猶著,機電整合控制-多軸運動設計與應用,全華科技,2001
[9] 彭昱傑著,分散式數值控制雕刻機, 國立中央大學機械所碩士論文,2005
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