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研究生:蔡明志
研究生(外文):Ming-Chih Tsai
論文名稱:直流馬達嵌入式控制系統之研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of An Embedded Controller for DC Motors
指導教授:王文智
指導教授(外文):Wen-Jieh Wang
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:嵌入式Linux馬達控制滑動模式控制
外文關鍵詞:Embedded LinuxMotors controlsliding mode controller
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本論文提出基於嵌入式Linux環境之直流伺服馬達速度控制系統之研製,首先使用PI控制法則、滑動模式控制法則、分段式滑動模式控制法則等控制法則,設計各種速度控制器,以Linux C語言和arm-elf-tools跨平台編譯器工具發展控制程式,並下載到ARNUX嵌入式系統開發平台,最後,利用數位/類比轉換器電路及 編碼器電路作為訊號傳輸介面,以控制直流伺服馬達之轉速。
經由實驗結果顯示,雖然PI控制器設計簡單,但加載後回復時間較滑動模式控制器長;分段式滑動模式控制法則比滑動模式控制法則和PI控制法則有較優異的響應及無最大超越量,同時,不受系統參數變化和外部干擾而影響其穩定性,在加載之狀態下其回復時間也較短,所以即使在加載之狀態下,亦能達到良好控制響應。
An DC Servo motor speed control system in Embedded Linux environment is developed in this paper. First, PI controller, sliding mode controller and piecewise sliding mode controller are designed to control the speed of the DC Servo motor. Next, this use Linux C language and arm-elf-tools cross compiler tool to develop control program and download ARNUX Embedded System develop platform. Finally, use D/A transformer circuit and Encoder circuit to transmit signal to control the speed of DC servo motors.
Experimental results show that PI controller is designed easily, but the recover time is longer than the sliding mode controller with load. Piecewise sliding mode controller has better response and no overshoot than sliding mode controller and PI controller. Moreover, it couldn’t be affected by system parameters and disturbance outside. Also the recover time of piecewise sliding mode controller with load is shorter than others.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖表索引 vii

第一章 緒論 1
 1.1 研究動機 1
1.2 相關文獻回顧 2
1.3 研究目的及大綱 3

第二章 嵌入式 Linux 開發環境 4
2.1 嵌入式 Linux 技術架構 4
2.2 Linux系統的發展 4
2.2.1 桌上型Linux系統與嵌入式Linux系統 6
2.2.2 具有MMU 與non-MMU系統 7
2.3 嵌入式 Linux的發展環境 9
2.3.1 跨平台編譯環境 9
2.3.2 開機流程 11
2.3.3 設定核心 13
2.2.4 檔案系統 16

第三章 速度控制器之設計 18
3.1 直流馬達數學模式 18
3.2 滑動模式速度控制器 21
3.2.1 前言 21
3.2.2 滑動模式速度控制原理 22
3.3.3 PI速度控制器 30

第四章 實驗結果與討論 32
4.1 實驗系統 32
4.2 系統硬體架構 35
4.2.1 機械負載系統 35
4.2.2 電流回授模組 42
4.2.3 PWM控制電路模組 36
4.2.4 功率驅動電路模組 37
4.2.5 輸入/輸出 37
4.2.6 嵌入式發展平台 38
4.3程式發展架構 38
4.3.1 程式發展流程 38
4.4 實驗結果 42
4.4.1 PI速度控制器之實驗結果 42
4.4.2 滑動模式速度控制器( )之實驗結果 48
4.4.3 分段式滑動模式速度控制器( 為可變)之實驗結果 54
4.5 討論 60

第五章 結論及未來研究方向 62
5.1 結論 62
5.2 未來研究方向 62

參考文獻 64

附錄A 直流伺服馬達及負載器之規格 66

附錄B 控制程式之部份節錄 68

附錄C 如何建立Makefile 73
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