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研究生:周創煥
研究生(外文):Chuang-Huan Chou
論文名稱:高精度泛用型同步控制器之研製
論文名稱(外文):Development of High-Precision Universal Synchronous Controller
指導教授:張宏展
指導教授(外文):Hong-Chan Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
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:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:數位信號處理器同步控制器
外文關鍵詞:DSPSynchronous controller
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本論文旨在應用數位信號處理器,以研製高精度泛用型之同步控制系統,使其所控制之主、從型三相感應馬達能快速達到同步運轉。本文之同步控制器分為硬體與軟體兩個部分,其中硬體部分以數位信號處理控制板為中心,配合所設計的週邊電路,包括:解碼電路、LCD顯示器電路、4x4鍵盤電路、數位轉類比電路、及直流電源供應器等所組成。而軟體部分運用數位信號處理器所接受的C語言並配合組合語言,撰寫系統相關的介面控制程式,及相關控制法則。此外,本論文發展模糊控制器;其特色在於架構較為簡單,配合模糊規則來實現,不僅可大幅簡化設計,同時達到高解析且快速系統響應的優點。最後,將所提出的模糊控制器與傳統之PID控制器進行比較,針對超越量、安定時間等控制性能加以評比,以驗證本文所提同步控制器之有效性。
This thesis aims to develop a digital signal processor (DSP)-based high-precision universal synchronous controller which can effectively drive the master-slave three-phase induction motors in synchronization. The proposed synchronous controller is composed of hardware and software. The hardware uses DSP control panel as the main processor, and combines with the designed peripheral circuits which include decoder circuit, LCD circuit, 4×4 keyboard circuits, digital to analog circuits and DC power supply. The software mainly contains the interface control program which is written by C and assembly language. In addition, a simple fuzzy controller is developed. The proposed fuzzy controller applies a simple framework to realize fuzzy rules so that the circuitry can be drastically simplified. The advantages of the fuzzy controller are high resolution and quick system response. Finally, to show the superiority of the fuzzy controller, we compare the performance, in terms of overshoot and settling time, of the fuzzy controller with the traditional PID controller for synchronization at different speeds.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖表索引 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究背景與目的 2
1.3 章節概要 3
第二章 交流感應機原理與特性 4
2.1 三相感應電動機控制原理 4
2.2 三相感應電動機的構造 5
2.3 三相感應電動機等效電路 6
2.4 三相感應電動機功率和轉矩 9
第三章 控制理論基礎 12
3.1 PID控制器理論 12
3.1.1 前言 12
3.1.2 傳統PID控制器 13
3.1.3 比例加積分控制器(PI Controller) 14
3.1.4 比例加微分控制器(PD Controller) 15
3.1.5 比例加積分加微分控制器(PID Controller) 16
3.2 模糊理論 16
3.2.1 前言 16
3.2.2 模糊理論概述 17
3.2.3 模糊集合 18
3.2.4 歸屬函數 19
3.2.5 模糊控制 20
3.3 時域響應與性能指標 24
3.3.1 時域響應 24
3.3.2 常用的定性測試信號 24
3.3.3 性能指標 25
第四章 DSP控制模組介紹 27
4.1 數位訊號處理晶片TMS320LF2407A簡介 27
4.1.1 方形編碼器脈波(QEP)電路 31
4.1.2 中斷模組介紹 32
4.2 程式基本語法 34
4.3 固定點運算法(QN格式) 38
4.4 程式發展流程 41
第五章 同步控制器系統研製 44
5.1 系統整體架構 44
5.2 同步控制器硬體 46
5.2.1 解碼電路 46
5.2.2 LCD(文字型)顯示電路 47
5.2.3 鍵盤(4x4)電路 54
5.2.4 數位轉類比電路 58
5.3 電源供應器 60
5.4 光學編碼器電路 63
5.5 從馬達速度控制器的設計 68
5.6 系統轉速實驗結果 72
5.6.1 轉速控制程式流程 72
5.6.2 同步控制器面板說明 73
5.6.3 實驗結果與分析 76
第六章 結論與未來展望 84
6.1 結論 84
6.2 未來展望 86
參考文獻 87
作者簡介 90
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