臺灣博碩士論文加值系統

本論文以DSP TMS320C31為核心，設計一個DSP-Based即時控制發展系統，除了整合數位信號處理器（DSP）的快速運算能力，並配合可程式陣列邏輯閘（FPGA）可規劃的特性，有效地整合不同的機電系統，其中軟體的開發，運用MATLAB/SIMULINK以圖控的方式來設計控制器與連結，經由Real-Time Workshop將SIMULINK所撰寫之檔案轉換為C語言，最後由C31編譯成為工作檔下載入DSP控制板，即完成整個控制架構的設計。
本文同時將所發展的DSP-Based即時控制發展系統應用在實際的機電系統上，如彈簧振動系統與感應伺服馬達控制系統，分別探討系統之連結、模型建立、控制模組建立、控制器設計等，最後並以實驗驗證其性能。

This thesis, based on DSP TMS320C31, mainly investigate the design of a DSP-Based real-time control development system. Combining with the fast computation speed of digital signal processors (DSP) and the programmable ability of field programmable gate arraies (FPGA), physical systems can be efficiently integrated. By using the MATLAB/ SIMULINK, the integration of systems and controller design can be achieved. Consequently, the SIMULINK files are transformed to certain C codes through the Real-Time Workshop. Finally, the C31 compiler can down load object files to the DSP control board, and the design of a real-time control development system is completed.
In the thesis, the application of the developed DSP-Based control system is also addressed, where the issues of system integration, modeling, control module, building, and controller design of a vibration system and an induction servomotor are investigated. Technically, experimental results are used to evaluate the performance of designed system.

1.緒論 1
1.1.研究動機 1
1.2.研究目的 2
1.3.內容大綱 2
2.TI數位訊號處理器的沿革與DS1102控制板 4
2.1.TI數位訊號處理器的歷史 4
2.2.TMS320系列DSP晶片介紹 6
2.2.1.TMS320定點式DSP 6
2.2.2.TMS320浮點式DSP 8
2.2.3.TMS320多媒體視頻DSP 9
2.3.TMS320C31數位訊號處理器的架構 12
2.3.1.TMS320C31 DSP特性 12
2.3.2.記憶體架構 13
2.3.3.直接記憶體存取控制器 15
2.3.4.中斷信號 16
2.4.dSPACE DS1102 整合發展系統 17
2.4.1.DS1102 Controller Board整體架構 18
2.4.2.ADC與DAC子系統 19
2.4.3.增量型編碼子系統 22
2.5.控制平台 25
2.5.1.硬體管理員 27
2.5.2.實驗計畫管理 27
2.5.3.監控的編寫 27
3.彈簧振動系統之應用 32
3.1.彈簧振動系統 32
3.1.1.位置控制源 33
3.1.2.振動源 34
3.2.田口式實驗法則 35
3.2.1.田口實驗法則與傳統實驗法之比較 36
3.2.2.使用田口法應注意之事項及其應用時機 37
3.2.3.參數設計的原則及步驟 38
3.3.直交表的介紹及應用 38
3.3.1.直交表 39
3.3.2.交互作用與自由度 40
3.3.3.直交表的一般配置 41
3.3.4.直交表的特殊配置 44
3.4.彈簧系統模式建立 44
3.4.1.系統識別的概念 45
3.4.2.系統識別的定義與注意事項 46
3.4.3.系統識別的步驟 47
3.4.4.模式建立之估測法則 49
3.5.量化回授理論 53
3.5.1.理論基礎 55
3.5.2.量化回授理論設計法則 55
3.5.3.設計原則 56
3.5.4.設計步驟 57
3.6.分析與驗證 57
3.6.1.系統的連結 58
3.6.2.系統識別 60
3.6.3.控制器設計與實驗驗證 63
3.7.結語 65
4.感應伺服馬達之應用 71
4.1.向量控制感應馬達數學模型 71
4.1.1.感應馬達數學模型 71
4.1.2.感應馬達向量控制架構 78
4.2.感應馬達簡化之速度控制模型 83
4.3.系統整合設計 85
4.3.1.馬達驅動器 85
4.3.2.正弦脈波寬度調變電壓源變頻器 87
4.3.3.電路設計說明 90
4.3.4.測試圖形 95
4.4.感應馬達GUI人機界面圖控模型 103
4.5.實驗系統驗證 104
4.5.1.電流迴路控制器之分析與設計 105
4.5.2.電流迴路控制器參數測試結果 110
4.5.3.磁通與速度控制器之分析與設計 112
4.5.4.問題的遭遇與解決 117
4.5.5.磁通與速度控制迴路測試結果 121
5.結論與建議 128
5.1.結論 128
5.2.建議 129
參考文獻 131
附錄A 135
附錄B 136
自傳 137
個人著作 139

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