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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃榮發
研究生(外文):Jung-Fa Hunag
論文名稱:整合PID控制、模糊與灰色方法做磁浮系統控制
論文名稱(外文):Integration of Maglev Control System Using PID Controller Based on Fuzzy and Grey Approach
指導教授:駱榮欽駱榮欽引用關係
指導教授(外文):Rong-Chin Lo
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電腦通訊與控制研究所
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:英文
論文頁數:100
中文關鍵詞:磁浮系統比例積分微分控制器灰色預測模糊預測步距完整型模糊預測步距
外文關鍵詞:Maglev SyatemPID ControllerGrey PredictionFuzzy Step-SizeUniversal Fuzzy Step-Size
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隨著半導體工業的蓬勃發展,無振動高精密定位勢必成為工業製程上重要的一環。本論文中,作者基於磁浮乾淨無磨擦之特性設計並建造了一套由四個控制懸浮力之軌道與一個懸浮平台組成之斥力型磁浮控制系統,軌道係由永久磁鐵與電磁鐵所構成,其中永久磁鐵主要用來產生所需之斥力;電磁鐵用於控制整個磁浮系統之穩定。
控制系統方面,我們提出一以PID控制器為主軸架構,結合灰色預測與模糊系統之整合性控制系統。由模擬結果中證明了本控制系統設計之效能與可行性。
於實驗結果中,提出之控制架構可穩定控制在本磁浮系統上,其確實優於其他傳統控制方式。

In the recent year, to keep on advance of the industrial technologies, high-precision positioning without any vibration becomes the most important technology in the manufacturing process, especially semiconductor industry. In this thesis, to achieve these objectives, we have designed and implemented a magnetically levitated system that has the properties of cleanness and frictionless. It is a repulsive maglev system with four active tracks and a passive carrier. In active tracks, the major levitation forces are exerted by permanent magnets, whereas the minor stabilizing forces are exerted by electromagnets.
In control system, we have proposed a grey PID with universal fuzzy step-size control algorithm composed of PID, grey prediction, and fuzzy system for the control processes. From several simulation results, the performance exhibited to demonstrate the feasibility and effectiveness of our proposed.
From experimental results, our proposed approach can stabilize the magnetic levitation system with better response than any other conventional controllers.

ABSTRACT IN CHINESEiii
ABSTRACT IN ENGLISHiv
ACKNOWLEDGMENTSv
TABLE OF CONTENTSvi
LIST OF TABLESix
LIST OF FIGURESx
Chapter 1 INTRODUCTION1
1.1 Motivation1
1.2 Survey of Maglev System3
1.2.1 Type 1: Repulsive maglev with DC electromagnet4
1.2.2 Type 2: Repulsive maglev with permanent magnet5
1.2.3 Type 3: Attractive maglev with DC electromagnet6
1.2.4 Type 4: Attractive maglev with hybrid magnet7
1.2.5 Type 5: Attractive maglev with AC electromagnet8
1.3 Survey of Control Technology9
1.4 Thesis Overview10
Chapter 2 FUNDAMENTAL ISSUES11
2.1 Basic Knowledge of Magnetism11
2.1.1 Magnetic field from a current-carrying conductor11
2.1.2 Fundamental properties of permanent magnets12
2.1.3 Torque and force from a current-carrying conductor15
2.2 Congenital Unstableness of Maglev16
Chapter 3 IMPLEMENTATION OF MAGLEV SYSTEM19
3.1 Design Concepts19
3.1.1 Repulsive or attractive levitation19
3.1.2 Active track and passive carrier20
3.1.3 Four-track concept21
3.1.4 Oblong Coil Concept22
3.2 Mechanical System Design25
3.2.1 Platform Design25
3.2.2 Levitation Track Design26
3.2.3 Stabilization Track Design28
3.2.4 Mechanical System Overview30
3.3 Electrical System Design31
3.3.1 Sensor System32
3.3.2 A/D Converter33
3.3.3 Driver34
3.3.4 Controller35
3.4 Overview of The Maglev System36
Chapter 4 CONTROL SYSTEM DESIGN38
4.1 The Dynamics of Platform38
4.2 PID Controller45
4.2.1 Ziegler-Nichols Tuning Algorithm45
4.3 Grey Prediction49
4.4 Fuzzy Step-Size52
4.4.1 Fuzzifier52
4.4.2 Inference System54
4.4.3 Defuzzifier56
4.5 Universal Fuzzy Step-Size57
4.6 Grey Prediction Controller Design58
Chapter 5 SIMULATION AND EXPERIMENTAL RESULTS60
5.1 Simulation Results60
5.2 Experimental Results77
Chapter 6 CONCLUSIONS AND FUTURE RESEARCH81
6.1 Conclusions81
6.2 Future Researches82
REFERENCES84
VITA90

[1] T. Higuchi, “Magnetic Bearings”. Proc. 1st Int. Symposium on Magnetic Bearings, Univ. of Tokyo, 1990.
[2] E. P. Ronald, “Magnetically Levitated Micro-Robotics,” PhD dissertation. The University of Texas at Austin, 1988.
[3] Park, Kyihwan, et al. “Magnetic levitated high precision positioning system based on antagonistic mechanism,” IEEE Trans. On Magnetics 32, 1,Jan, 1996.
[4] Oh, S.-R.; Thomas J. “Precision Assembly with a Magnetically Levitated Wrist,” IEEE Inter. Conf. On Robotics and Automation Atlanta, GA, USA, 1993.
[5] Lih-Chang Lin, Tzyh-Biau Chau, “Feedback Linearization and Fuzzy Control for Conical magnetic Bearings,” IEEE tran. On Control Systems Technology. Vol. 5, no. 4, July 1997.
[6] Hannes Bleuler, “A Suvey of Magnetic Levitation and Magnetic Bearing Types,” JSME Int. J., Series 3: Vibration, Control Engineering, Engineering for Industry v 35, n 3, Sep, 1992.
[7] P. K. Sinha. Electromagnetic Suspension:Dynamics and Control. Peter Peregrinus, London, 1987.
[8] B. V. Jayawant. Electromagnetic levitation and suspension techniques. London: E. Arnold, 1981.
[9] Koumboulis, F.N., AUTHORSSkarpetis, M.G., “Static controllers for magnetic suspension and balance systems,” IEE Proc.: Control Theory and Applications 143, 4, Jul, 1996.
[10] K. Watanabe, et al. “Combination of H: and PI Control for an Electromagnetically Levitated Vibration Isolation System,” Proc. Of the IEEE Conf. On Decision and Control, Dec. 1996.
[11] I. Y. Wang. A magnetic Levitation Silicon Wafer Transport System. Ph.D. Thesis, The University of Texas at Austin, 1993.
[12] S. Takagi, S. Kanda, T. Azukizawa, and T. Yokoyama. “Dust Free Wafer Transportation System for Semiconductor Plant-An Application of New Maglev Technology,” Int. Conf. On Maglev and Linear Drivers, Las Vegas, May 1987.
[13] O. Tsukamoto, K. Yasuda, and J. Z. Chen. : “A New Magnetic Levitation System with AC Magnets,” IEEE trans. On Magnetics. Vol. 24, no. 2, March 1988.
[14] G. F Franklin, J. D Powell, E. N. Abbns, 1988. Feedback control of dynamic systems, Addison Wesley.
[15] B.C. Kuo, 1987. Automatic control systems, 5th ed. Englewood Cliffs, Nj: Prentice-Hall.
[16] C. C. Hang, K. J. Astrom, W. K. Ho, 1991. Refinements of the Ziegler-Nichols tuning formula, Proc. IEE Pt. D, 138, 111-118.
[17] Z, Y. Zhao, M. Tomizuka, S. Isaka, 1993. Fuzzy gain scheduling of PID controllers, IEEE Trans on Syst., Man, and Cybern., 23(5), 1392-1398.
[18] L. A. Zadeh, “Fuzzy sets,” Information and Control, vol. 8, pp. 338-352, 1965.
[19] J. L. Deng, 1982. Control problems of grey system, System and Control Letters, 1(5), 288-294.
[20] J. L. Deng, 1989. “Introduction to grey system theory,” J. of Grey System, 1(1), 1-24.
[21] C. M. Hong, S. C. Lin, C. T. Chiang, 1995. “Control of dynamic system by fuzzy-based grey prediction controller,” J. of Grey System, 7(1), 23-44.
[22] J. Y. Chen, 1996. “Tuning of prediction step in; grey prediction controllers using stochastic learning,” J. of Grey System, 8(4), 337-357.
[23] C. C. Wong, C. C. Chen, 1997. “Switching grey prediction PID controller design,” J. of Grey System, 9(4), 335-350.
[24] P. Lorrian and D. R. Corson, Electromagnetism, Principles and Applications. W. H. Freeman and Company, San Francisco, 1979.
[25] E. M. Purcell, Electricity and Magnetism, Berkeley Physics Course vol 2. McGraw-Hill, 1965.
[26] J. G. David, Introduction to Electrodynamics. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1981.
[27] S. Earnshaw, “On the Nature of the Molecular Forces Which Regulate the Constitution of the Luminiferous Ether”, Trans. Of the Cambridge Philosophical Society, 7, p.97, 1842.
[28] W. Braunbek, “Freely Suspended Bodies in Electric and Magnetic Fields”, Zeitschrift fur Physik, 112, 0.753, 1939.
[29] 吳坤男 “磁浮導引系統之整合設計與控制,” 國立臺灣大學電機工程學研究所碩士論文, 民國86年。
[30] 王銘智“應用於精密定位之磁浮導引系統的模型推導與控制器設計,” 國立臺灣大學電機工程學研究所碩士論文, 民國87年。
[31] 張雅惠 “高精密度磁浮系統之滑動模式控制,” 國立臺灣大學機械工程學研究所碩士論文, 民國87年。
[32] 林孟鋒 “雙軸磁浮平臺之音圈馬達控制,” 國立臺灣大學電機工程學研究所碩士論文, 民國88年。
[33] 黃心威 “雙軸磁浮定位系統之模型推導與控制器設計,” 國立臺灣大學電機工程學研究所碩士論文, 民國88年。
[34] 林合祥 “二維磁浮系統動態數位控制,” 國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文, 民國86年。
[35] 陳政羨 “磁浮平台懸浮系統之設計與分析,” 國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文, 民國86年。
[36] 黃俊龍 “混成式磁浮平台控制器之設計,” 國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文, 民國86年。
[37] 陳天財 “線性磁浮平台之運動分析與控制,” 國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文, 民國87年。
[38] 管建銧 “線性磁浮平台之精密定位,” 國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文, 民國87年。
[39] 游璨銘 “磁浮運輸系統之控制,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民國86年。
[40] 盧德偉 “滑動控制於磁浮避震平台之應用,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民國88年。
[41] 廖協省 “模糊滑動模式應用於磁浮平台之研究,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民國88年。
[42] 李國平 “參數自我調整控制於磁浮運輸系統之應用,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 民國88年。
[43] 江重瑩 “磁浮軌道輸送系統的設計與實現,” 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文, 民國87年。
[44] 陳政宏 “一種新型磁浮控制系統之研究,” 國立成功大學電機工程研究所碩士論文, 民國88年。
[45] 黃德興 “電磁感應反斥式磁浮矽晶圓搬運系統之設計與製作,” 國立成功大學電機工程研究所碩士論文, 民國88年。
[46] 黃宗泰 “參數變動式PID型模糊控制器之研究,” 國立中央大學電機工程研究所碩士論文, 民國87年。
[47] 范姜群權, “參數自調式模糊PID控制器設計,” 私立中原大學電機工程研究所碩士論文, 民國82年。
[48] 林信光, “規則自調模糊PID控制器,” 私立中原大學電機工程研究所碩士論文, 民國83年。
[49] 李建宗, “PID模糊控制器的自動調整演算法,” 私立中原大學電機工程研究所碩士論文, 民國85年。
[50] 趙紘慶, “車輛主動式懸吊之控制系統研究,” 國立台灣科技大學機械工程研究所碩士論文, 民國87年。
[51] 許時準, “以機器學習法自動產生模糊控制規則,” 國立台灣大學資訊工程學研究所碩士論文, 民國83年。
[52] Jen-Yang Chen, “An Integration Design Approach in PID Controller,” Intelligent Processing and Manufacturing of Materials, 1999. IPMM '99. Proceedings of the Second International Conference on, Vol. 2, pp.901-907, 1999.
[53] 王順源、蔡育南、陳伯彥、蔡志浩、陳詩豪, “Design of a Difference Fuzzy Grey Prediction Controller for Direct Vector-Controlled system of Induction Motor,” 中華民國灰色系統學會第四屆灰色系統理論與應用研討會。
[54] Yo-Ping Huang and Sheng-Fang Wang, “Identifying the Fuzzy Grey Prediction Model by Genetic Algorithms,” Evolutionary Computation, 1996., Proceedings of IEEE International Conference on , 1996
pp. 720 -725
[55] Ching-Chang Wong, Wan-Chang Liang, Hsuan-Ming Feng, and Ding-An Chiang, “Grey Prediction Controller Design,” The Journal of Grey System 2 (1998) 123-131.
[56] Jen-Yang Chen and Pvo-San Tsi “Heuristic Enhancement of the Grey Prediction Controller through Fuzzy Reasoning,” The Journal of Grey System 1 (1998) 29-47.
[57] 何清釧、莊景文、柯信全, “灰模糊PID控制器於化工製程之應用,” 中華民國灰色系統學會第四屆灰色系統理論與應用研討會。
[58] Chin-Teng Lin and C.S. George Lee, “Neural Fuzzy Systems,” Prentice Hall, 1999.
[59] 鄧聚龍, “灰色系統理論與應用,” 高立出版社, 民國88年。
[60] 江金山, “灰色理論入門,” 高立出版社, 民國87年。
[61] 鄧聚龍, “灰色預測與決策,” 華中理工大學出版社, 1986.
[62] 蘇木春、張孝德, “機器學習:類神經網路、模糊系統以及基因演算法則,” 全華科技圖書公司, 1997.
[63] 孫宗瀛, 楊英魁, “Fuzzy控制:理論、實作與應用,” 全華出版社, 民國86年。

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