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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鍾豐駿
研究生(外文):Feng-Jiun Jung
論文名稱:線性馬達驅動控制系統之設計與製作
論文名稱(外文):The Design and Implementation for a Linear Motor Drive Control System
指導教授:何子儀何子儀引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:電機工程所
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:伺服控制程序線性馬達數位訊號處理器定位控制
外文關鍵詞:digital signal processorcurrent sensorsPID controller
相關次數:
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近年來超高速地面輸送機械驅動裝置,隨著線性馬達不斷開發,逐漸促使世界各國對線性馬達的高度發展。在線性馬達驅動應用上,由於線性馬達並不以齒輪或連桿機構等為輔助機構,而是直接運用直線運動,所以它具有裝置構成與維護簡易之特性。線性馬達與旋轉馬達比較,線性馬達具有直接驅動、較高速度、高精度及低磨損等優點,但應用與驅動器設計方面皆不如旋轉馬達廣泛成熟,就時代性、社會性以及技術性背景而言,線性馬達的優點尚未充分發揮,因此各種驅動設計與控制方法仍然具有高度研究之空間。
本論文為了改善線性馬達驅動器與控制法則之精確性,以模組化概念設計與模擬一個以數位訊號處理器為基礎,外接軸卡為輔之線性馬達驅動系統。而數位訊號處理器主要負責對磁性尺訊號做擷取、解碼及中斷等動作。另外,驅動器外接軸卡PCI8164做為脈波命令產生器以獲得弦波電流命令再與實際電流做比較,將其誤差值經過PID控制器後所發出的PWM控制命令值交由驅動器來驅動線性馬達,達到控制之目的。最後本論文將完成一實體製作,並展示其實驗結果,期待本論文之完成,能提昇產業界在線性馬達驅動控制系統方面設計與開發之能力。
Due to the highly development of linear motors, the mechanic control drive of high speed ground transpontation has recently brought more attention by lots of countries in the world. Most of the motor drives use the gear mechanic for auxiliary accessories, however direct motion drive is for linear motor. Thus, the linear motors have characteristics of high speed, high precision and low friction, compared with the rotary motor drive. The main purpose of this thesis is to improve the precision of motor controller and to design the drive system by modularization.
The linear motor drive control system designed in this thesis is based on a digital signal processor controller with some peripheral device such as current sensors, voltage regulators,…etc. First of all, the error signal coming from the comparision of pulse command and feedback sinusoidal current, is fed to a PID controller. In order to obtain the precisely position control of linear motor, the output of PID is used to control the PWM output voltage. Finally, a linear motor drive control system based on a DSP controller is fulfilled and demonstrated in this thesis.
目錄
中文摘要……………………………………………………………..Ⅰ
英文摘要Ⅱ
誌謝…………………………………………………………………..Ⅲ
目錄…………………………………………………………………..IV
圖目錄……………………………………………………………….VII
表目錄..XII
符號表………………………………………………………………XIII
第一章緒論……………………………………………………………1
1.1研究背景與動機……………………………………………..1
1.2論文編排方式………………………………………………..2
第二章 線性馬達簡介………………………………………………..4
2.1線性馬達……………………………………………………..4
2.2線性馬達分類………………………………………………..6
2.3線性直流無刷馬達………………………………………….7
2.4線性馬達數學模式10
2.5線性馬達之速度曲線14
第三章 定位控制技術17
3.1定位技術介紹17
3.2精密定位之意義17
3.3定位系統之構造18
3.3.1定位之干擾………………………………………….19
3.3.2定位控制基礎……………………………………….21
3.3.3線性驅動控制系統之構造………………………….22
第四章 系統硬體架構23
4.1線性馬達24
4.2磁性編碼器24
4.3軸卡PCI-816425
4.4數位訊號處理器DSP………………………………………26
4.5線性馬達驅動器……………………………………………35
第五章 線性馬達控制之設計與模擬57
5.1控制器簡介57
5.2比例控制(Proportional control)57
5.3積分控制(Integral control)59
5.4微分控制(Derivative control)60
5.5比例積分微分控制(PID control)62
5.6控制器之設計64
5.7線性馬達PID控制器之模擬67
第六章 系統軟體設計72
6.1系統程式流程 72
6.2系統參數定義73
6.3起始程式流程74
6.4輸入命令脈波處理流程75
6.5位置迴授訊號處理78
6.6中斷程式處理 78
第七章 實驗結果……………………………………………………79
7.1速度與加速度之量測 80
7.1.1輸入指令81
7.1.2加速波形82
7.1.3定速波形85
7.1.4減速波形87
7.2速度與加速度之變化 89
7.2.1輸入指令變化90
7.2.2加速波形變化90
7.2.3定速波形變化93
7.2.4減速波形變化94
7.3速度變化量測………………………………………………96
7.4控制器之影響………………………………………………97
第八章 結論與建議…………………………………………………100
附錄A103
附錄B105
參考文獻106
參考文獻
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