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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李勝達
研究生(外文):Eric Lee
論文名稱:電腦視覺與直流無刷馬達控制整合之桿上球系統研究
論文名稱(外文):Vision Feedback and BLDC Motor Control - A Ball and Beam System Demonstration
指導教授:鄭智湧鄭智湧引用關係
指導教授(外文):Chin-Yung Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
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
論文頁數:64
中文關鍵詞:視覺回授非線性不穩定系統桿上球系統非線性控制器
外文關鍵詞:vision feedbacknonlinear and unstable plantball and beam systemnonlinear controller
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本論文結合影像處理技術與馬達運動控制,利用電腦視覺的回授,配合先進的非線性控制法則,達到即時運動控制的目的。
實驗中所架設的桿上球系統,為一非線性且不穩定的系統。一般的線性化法則與控制器不容易做到較大範圍的控制,因此論文中設計非線性控制法則,並在此實驗平台上以實現視覺回授即時控制的目標。

This thesis is to combine vision feedback and motor control techniques for achieving real-time high precision motion control tasks.
We take the ball and beam system, which is a nonlinear and unstable plant, as our test platform.Because the linear control law is hard to achieve control over a large range,we design a hybrid nonlinear control law,and verify the usefulness and practicability of the proposed vision feedback control system.

1 緒論 1
1.1 研究動機..............................1
1.2 研究方法..............................2
1.3 論文架構..............................3
2 直流無刷馬達原理 4
2.1 直流無刷馬達原理......................4
2.1.1 直流馬達的工作原理................5
2.1.2 直流無刷馬達......................7
2.2 直流無刷馬達驅動......................8
2.2.1 變頻器............................8
2.2.2 方波變頻器.......................10
2.2.3 電壓空間向量波寬調變.............12
3 直流無刷馬達伺服控制 19
3.1 DSP馬達控制..........................20
3.2 直流無刷馬達伺服控制迴路.............22
3.2.1 電流控制迴路.....................23
3.2.2 向量控制迴路.....................25
3.2.3 速度控制迴路.....................27
3.2.4 位置控制迴路.....................32
3.3 負載下的馬達響應.....................35
3.4 通訊介面.............................37
4 電腦視覺 38
4.1 影像擷取系統.........................38
4.2 影像處理.............................39
4.3 視覺回授.............................42
5 控制器設計與實驗結果 47
5.1 模糊控制器...........................47
5.1.1 模糊邏輯控制器設計...............47
5.1.2 模糊控制器的實驗結果.............50
5.1.3 模糊-積分型控制器的實驗結果......54
5.2 PID控制器與實驗結果..................56
5.2.1 傳統PID控制器的實驗結果..........56
5.2.2 改良型PID控制器與實驗結果........56
6 結論與展望 60
參考文獻 62

劉昌煥,
``交流電機控制,''
{東華書局,2001年9月初版.}
微鋒自動科技公司,
``交流馬達單晶片微處理機控制實習,''
{東華書局,1998年4月初版.}
李隆財,吳金勇,
``TMS320C240原理與實習,''
{長高書局,2000年5月初版.}
龔應時,陳建武,徐永松,
``TMS320F/C24x DSP控制器原理與應用,''
{滄海書局,2001年9月初版.}
連國珍,
``數位影像處理,''
{儒林書局,1999年3月二版.}
王文俊,
``認識Fuzzy,''
{全華書局,2001年9月二版.}
Rafael C. Gonzalez and Richard E. Woods,
``Digital Image Processing,''
{Addison Wesley,SEPTEMBER 1993.}
Mario E. Magana and Frank Holzapfel,
``Fuzzy-Logic Control of an Inverted Pendulum with Vision Feedback,''
{IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION}
,VOL 41,NO. 2,MAY 1998.
Jacob S. Glower and Jeffrey Munighan,
``Designing Fuzzy Controller from a Variable Structures Standpoint,''
{IEEE TRANSACTIONS ON FUZZY SYSTEMS}
,VOL 5,NO. 1,FEBRUARY 1997.

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