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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉文彰
研究生(外文):Wen-Chang Liu
論文名稱:模糊型PI速度控制器在交流永磁馬達之應用
論文名稱(外文):Fuzzy PI Speed Controller for PMSM
指導教授:林錫寬
指導教授(外文):Shir-Kuan Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電機與控制工程系
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
論文頁數:61
中文關鍵詞:PI控制器模糊機制自我調整學習能力
外文關鍵詞:PI controllerfuzzy mechanismself tuninglearning ability
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一般在設計PI控制器時其參數調整的方法有:試誤法或參數鑑別得知系統參數後再依古典控制法確定參數。但是試誤法調整相當耗時,而參數鑑別又牽扯到是否能精確得知參數以求得精確的控制。本文嘗試以模糊機制使控制器具備自動調整參數的能力以期望其達到智慧型控制器的雛形。
本文以向量控制器為基本架構,配合模糊手法使控制器參數變為可自我調整,接著再以另一層的模糊機制達到修正參數至我們所設定的狀態。廣義而言,這樣的修正功能或許稱不上具備學習能力,但是就實際效果而言,這樣的設計卻可使輸出響應有向理想響應逼近的趨勢。
由於此系統架構及控制器的設計步驟都是很淺顯的,因此我們並不深入探究控制器的理論部份。但這不表示這樣的控制器經不起考驗,由模擬和實驗結果,我們可相信其實用上的可行性。

In general, we design a PI controller by: try-and-error or parameters-identified method. But try-and-error always takes much time to make a fine tuning, and identify-method is difficult to realize precisely.So this thesis attempts to make a controller to achive the goals of self-tuning and self-modification by a 2-stage fuzzy structure.
The basic structure of controller is F.O.C.(Field-Oriented Controller). By fuzzy design procedure, we make the controller to have the ability of self-tuning, and then we apply another fuzzy mechanism to achive the goal of parameter modification. Strictly, this may not be a learning mechanism, but it with the ability of modification to the trend that we specified in advance.
In this thesis, we focus on the practicability of controller instead of the theoretical topic. It doesn't mean that the design is not good. By the conclusions of simulation and experiment, we see the effects of this design.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
圖例目錄 vi
表格目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 ........................................1
1.2 研究方法 ..............................................5
1.3 論文架構 ..............................................5
第二章 建立模糊控制架構 7
2.1 定義輸入變數之成員函數 ................................8
2.2 定義輸出變數之成員函數 ................................8
2.3 對應法則之定義 ........................................9
2.4 模糊推論及解模糊 ......................................10
第三章 建立修正調整架構 12
3.1 定義輸入變數之成員函數 ................................13
3.2 定義輸出變數之成員函數 ................................14
3.3 對應法則之定義 ........................................14
3.4 模糊推論及解模糊 ......................................15
第四章 電腦模擬結果 17
4.1 參數鑑別 ..............................................17
4.1.1 馬達模擬回路 ....................................17
4.1.2 控制器回路 ......................................18
4.1.3 Adams-Bashforth method ..........................18
4.1.4 模擬程式內容 ....................................18
4.1.5 模擬結果與比較 ..................................19
4.2 模糊控制器及模糊修正器之模擬 ..........................20
第五章 實驗驗證 25
5.1 實驗架構 ..............................................25
5.2 參數鑑別 ..............................................27
5.3 模糊控制器及模糊修正器之實驗結果 ......................27
第六章 結論 36
附錄A 交流永磁式同步馬達之數學模式 38
A.1 結構 ..................................................39
A.2 電氣方程式 ............................................39
A.3 轉矩方程式 ............................................42
A.4 從旋轉座標上看馬達模型的機械方程式 ....................42
A.4.1 三相靜止座標與二相垂直靜止座標之間的轉換 ........42
A.4.2 二相垂直靜止座標與同步旋轉座標之間的轉換 ........45
A.4.3 交流永磁式同步馬達在旋轉座標上之動態數學模型 ....46
附錄B 控制架構的建立及馬達參數鑑別 48
B.1 向量控制器的架構 ......................................49
B.1.1 馬達等效模型 ....................................50
B.1.2 電流控制器及解耦控制器 ..........................50
B.1.3 速度控制器 ......................................51
B.2 馬達參數的估測 ........................................51
B.2.1 電氣參數的估測 ..................................52
B.2.2 機械參數的估測 ..................................53
B.3 PI控制器參數的選定 ....................................55
B.3.1 依步階響應所進行的參數調整法 ....................55
B.3.2 LQR參數調整法 ...................................56
參考文獻 59

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