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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃庚取 
研究生(外文):Keng-Chu Huang
論文名稱:電動輪椅馬達控制器之研製
論文名稱(外文):Development of the Power Wheelchair Motor Controller
指導教授:蘇武昌
指導教授(外文):Wu-Chang Su
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:電動輪椅
外文關鍵詞:Power
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中文摘要
本論文主要發展電動輪椅控制器,利用數學軟體分析設計馬達動態行為,並加入PI控制、可變結構控制,整合兩者法則做內外迴路控制,其中PI控制轉速為外迴路,可變結構控制電流為內迴路,最後回授訊號採取無速度感測策略,以電壓和電流估測轉速評估其可行性。
控制器製作以PIC16F873微控器為控制平台,電動輪椅之人機介面採用類比式搖捍,馬達需要正反轉取用自製全橋式H型驅動電路,以PWM(脈寬調變方式)來改變馬達轉速。電動輪椅方向由搖桿控制,速度由可變電阻改變電壓來控制。
本論文整合程式軟體及硬體,自製完成基本型電動輪椅控制器,經由實驗結果可達成一般電動輪椅的基本行為(前進、後退、左右轉彎),此基本型將做為未來發展的基礎。
Abstract
This thesis develops mainly the control system of the electrical wheelchair including the driver circuit and the controller. The system is based on the simulation to design the wheelchair’s motor dynamic model.
The simulation uses the PI control, the VSC and the integration of the both which is made into the inner-outer-loop control. Whereas the PI control is the outer loop and the VSC is the inner loop. The final simulation is to use the speed sensorless strategy, which uses the current and the voltage as a feedback signal to estimate the speed then evaluate its feasibility.
The controller is based on the PIC16F873-microcontroller.The user’s interface of the electrical wheelchair uses a traditional analog joystick. Because the wheelchair’s motor needs bidirectional rotation, it needs to use the full-bridge circuit. Pulse-width modulation (PWM) method changes the speed of the motor. The direction of the electrical wheelchair can be changed from the joystick and the speed can be changed from the voltage of the resistance.
This thesis uses the software and the hardware to implement the controller of the basic electrical wheelchair. Through the experiments and the simulation, we can know that the electrical wheelchair can achieve the basic behaviors of going forward, backward, left and right. This machine can be used as the foundation for the future development.
第一章 序 論 1
1.1背景資料 1
1.2文獻回顧 1
1.3研究動機 2
1.4論文架構 4
第二章 系統分析 5
2.1電動輪椅之系統分析 5
2.2馬達選用要則 6
2.3永磁式直流馬達(PMDC) 8
2.3.1永磁式直流馬達等效電路 8
2.3.2 PMDC電樞電壓控制 11
第三章 系統軟體與硬體設計 16
3.1軟硬體架構 16
3.2類比式搖桿 17
3.2.1窗型比較電路 19
3.3微控器PIC16F87X 19
3.3.1單晶片PIC16F873 20
3.3.2類比數位轉換模組 23
3.3.3計時器與CCP模組 24
3.3.4 PIC軟體程式設計 27
3.4周邊電路 28
3.4.1光耦合器隔離電路 28
3.4.2光繼電器 29
3.5直流馬達驅動器 30
3.5.1 PWM信號產生電路 32
3.5.2全橋式H型驅動電路 33
第四章 直流馬達速度控制 36
4.1比例積分速控簡介 36
4.2可變結構控制簡介 38
4.2.1順滑模態控制 39
4.3順滑模態設計 41
4.3.1內外迴路控制 43
4.3.2無速度感測控制 44
第五章 模擬實驗結果 46
5.1比例積分速控模擬 46
5.2內外迴路控制模擬 49
5.3無速度感測模擬 54
5.4硬體實驗結果 61
第六章 結 論 64
參考文獻 65
參考文獻
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