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研究生:朱鵬元
研究生(外文):Peng-Yuan Chu
論文名稱:以類神經網路設計光碟機主軸馬達速度控制器
論文名稱(外文):Design of Spindle Motor Speed Controller for CD-ROM Using Neural Network
指導教授:鄭進興鄭進興引用關係
指導教授(外文):Chin-Hsing Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:類神經網路倒傳遞網路主軸馬達模糊控制器
外文關鍵詞:neural networkback propagation networkspindle motorfuzzy controller
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由於光碟機主軸馬達主要功能係應用在光碟機中承載碟片旋轉並配合光學讀取頭讀取碟片資料,因此,必須要快速且穩定的運轉,才能進行資料的處理。本論文主要是應用類神經網路來設計一個較快到達穩定的主軸馬達速度控制器。本文所提出之方法係將模糊速度控制器轉速控制實驗結果較佳的資料取樣至倒傳遞類神經網路中加以訓練,使倒傳遞類神經網路之重要參數達到最佳化,進而學習到模糊速度控制器輸入變數與輸出變數之間的關係,並取代模糊速度控制器作為主軸馬達的速度控制器。
類神經網路所使用的程式包含訓練程式、測試程式及系統程式。步驟過程為將主軸馬達模糊速度控制器轉速控制實驗結果較佳的資料,取樣至倒傳遞類神經網路中加以訓練,應用倒傳遞類神經網路的學習特性,使處理單元間之連結加權值依據誤差修正量自動學習,獲得最佳的連結加權值。再將此最佳連結加權值代入測試程式比較取樣值與經由測試程式所得輸出值的誤差。最後將此最佳連結加權值代入系統程式並配合硬體實驗得到實際輸出的速度控制信號。
本論文硬體實驗部分我們是以一三相九槽十二極光碟機主軸馬達作為驅動系統之控制對象,設計出類神經網路速度控制器,並與實際的開回路控制和模糊速度控制器閉回路控制做一比較,驗證類神經網路速度控制器的學習特性。
Spindle motor is used to drive a disk in the CD-ROM so that the data stored in the disk can be accessed from the optics read head. Therefore, the motor must revolve rapidly and stably. This thesis presents the design of spindle motor speed controller using neural network and proposes a method to have the motor achieve its stable revolution speed more rapidly. We trained a back propagation neural network by utilizing the better sampling data from the experimental results of fuzzy speed controller to obtain the optimal weights in the network that describe the input-output parameters relations. Thereafter, we can use the neural network to control the speed of the motor.
To conduct the optimization problem for the neural network, there are three ordered phases of programming: training program, testing program and system program. Firstly, training program, we trained a back propagation neural network by utilizing the better sampling data from the experimental results of fuzzy speed controller to obtain the optimal weights within the neural network. Secondly, we take the optimum weight values into the testing program again and compared errors between sampling values and output values. Finally, we apply the neural network to the system program and get the real output speed control signal by hardware experiments.
The hardware experiments of this thesis utilized a three-phase, nine-slot and 12-pole spindle motor for CD-ROM driver. The experimental results are compared with open-loop and close-loop fuzzy speed controller to show the learning characteristic of neural network speed controller.
摘要Ⅰ
AbstractⅢ
誌謝Ⅴ
目錄Ⅵ
圖目錄Ⅷ
表目錄XI
縮寫及符號對照表XII
第一章 緒論1
1.1研究動機1
1.2研究目標2
1.3研究方法2
1.4本論文的貢獻3
1.5本論文結構4
第二章 類神經網路理論介紹5
2.1前言5
2.2類神經網路的基本架構6
2.3類神經網路的分類13
2.4倒傳遞類神經網路16
第三章 類神經網路速度控制器設計21
3.1定義類神經控制器的輸入與輸出變數及網路訓練
範例的取得21
3.2倒傳遞類神經網路的網路架構23
3.3倒傳遞類神經網路的網路演算法25
3.3.1類神經網路的學習過程26
3.3.2類神經網路的回想過程31
3.4類神經網路訓練的注意事項32
第四章 實驗與結果34
4.1開回路實驗34
4.1.1開回路實驗無載的響應圖35
4.1.2開回路實驗有載的響應圖38
4.2模糊控制器的閉回路實驗41
4.2.1模糊控制器閉回路實驗無載的響應圖43
4.2.2模糊控制器閉回路實驗有載的響應圖46
4.3類神經控制器的閉回路實驗49
4.3.1類神經控制器閉回路實驗無載的響應圖50
4.3.2類神經控制器閉回路實驗有載的響應圖54
第五章 結論與建議64
5.1結論64
5.2建議65
參考文獻66
作者簡介69
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