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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:周世傑
研究生(外文):Shyh-Jye Jou
論文名稱:高精度伺服控制系統研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of the high-accuracy control system
指導教授:王偉修
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
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:184
中文關鍵詞:馬達控制向量控制
外文關鍵詞:vector controlmotor control
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本論文研製高性能永磁式無刷伺服馬達控制器,馬達以永磁伺服馬達750W為設計對象。預計完成後的規格為:系統核心以15KHz的硬即時執行,速度迴路具有400Hz的頻寬,電流迴路具有2.5KHz的頻寬響應。位置控制使用脈衝+方向的輸入方式,最高脈衝頻率為450kpps。本論文共完成硬體測試系統建構、硬即時核心程式的編寫、與v/f控制法則實現;以及向量控制中電流控制迴路、速度迴路、與位置迴路等程式的編寫與系統整合測試。本論文將使用已發展完成之數位控制板,其利用由TI公司所生產之TMS320F2812數位訊號處理器,來做為其核心系統,並藉由USB介面使DSP與PC間溝通,在PC上利用MATLAB/SIMULINK所設計出之馬達控制法則,透過此數位控制板來對馬達進行控制。
The purpose of this thesis is Development of the high-accuracy brushless servo motor controller. In this paper ,we use the motor which is designed by brushless servo motor and having 750 Watts.
To expect the completion of the project, the achieved specification possesses: the system kernel is executed on 15 KHz for hard real-time, the bandwidth of speed loop has 400 Hz, and of current loop has 2.5 KHz response. The position loop is used the method of clock + direction to drive input, the highest pulse frequency is 450 kpps. the project is to set up a hardware test system, to code the routine of hard real-time kernel, and to carry out V/F control law ; the project will achieve the coding of current, speed, and position loops routines, and will perform the test of system integration.We use the digital control board which is designed by my lab. The kernel system of this motor controller is a TMS320F2812 which is produced from TI. By means of signal convection between the DSP and PC, we can use MATLAB/SIMULINK on PC to design the any motor control law and exploit this digital controller to do motor control.
中文摘要 ……………………………………………………………………… i
英文摘要 ……………………………………………………………………… ii
誌謝 ……………………………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………………………… iv
表目錄 ……………………………………………………………………… vi
圖目錄 ……………………………………………………………………… vii
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 內容大綱…………………………………………………………… 2
第二章 轉動型伺服馬達控制系統之硬體架構…………………………… 4
2.1 TMS320F2812DSP晶片簡介…………………………………… 4
2.1.1 TMS320F2812記憶體映射………………………………… 7
2.1.2 外部記憶體介面(XINTF)…………………………………… 9
2.1.3 事件管理模組(EVA,EVB)………………………………… 10
2.1.4 脈波寬度調變(PWM)……………………………………… 12
2.1.5 QEP單元…………………………………………………… 14
2.1.6 通用輸入/輸出(GPIO)介面………………………………… 16
2.1.7 類比數位轉換(Analog-to-Digital Converenter;ADC)模組… 17
2.2 2812數位控制板之規格…………………………………………… 19
2.2.1 2812數位控制板硬體架構與功能………………………… 21
2.3 5伏特轉3伏特轉換介面板………………………………………… 34
第三章 定點處理器實現向量控制法則……………………………… 36
3.1 簡介………………………………………………………………… 36
3.2 定點計算之定比量化……………………………………………… 37
3.3 定點與浮點數值表示之比較…………………………………… 39
3.4 MATLAB-SIMULINK定點處理器之設計與應用……………… 41
3.5 定點馬達模組函數庫……………………………………………… 47
第四章 即時資料補捉人機介面(CaptureMonitor)…………………… 62
4.1 簡介………………………………………………………………… 62
4.2 主控視窗介面……………………………………………………… 63
4.2.1 主控視窗工具列說明………………………………… 64
4.2.2 主控視窗『監視設定』參數說明…………………………… 61
4.2.3 主控視窗『線段參數設定』參數說明……………………… 67
4.2.4 主控視窗『視窗參數設定』參數說明……………………… 69
4.2.5 主控視窗『線段暫態儲存設定』參數說明……………… 71
4.2.6 顯示視窗介面說明………………………………………… 73
4.2.7 顯示視窗屬性頁『畫面設定』參數說明………………… 74
4.2.8 顯示視窗屬性頁『縮放設定』參數說明…………………… 76
4.2.9 顯示視窗屬性頁『格線設定』參數說明………………… 76
4.3 即時資料捕捉人機介面(CaptureMonitor)架構說明……………… 77
4.4 範例說明…………………………………………………………… 79
第五章 永磁式同步伺服馬達參數鑑定…………………………………… 83
5.1 簡介……………………………………………………………… 83
5.2 Walsh 級數………………………………………………………… 84
5.3 轉動型永磁式同步伺服馬達參數自我啟始的量測方法……… 85
5.3.1 定子電阻 的量測……………………………………… 85
5.3.2 轉子磁通 的量測……………………………………… 92
5.3.3 定子電感 的量測……………………………………… 96
5.3.4 機械轉動慣量 與黏滯摩擦係數 量測……………… 99
5.4 轉動型永磁式同步伺服馬達參數鑑定結果…………………… 101
第六章 轉動型永磁式同步伺服馬達控制器參數設計…………………… 102
6.1 簡介……………………………………………………………… 102
6.2 根軌跡法…………………………………………………………… 103
6.3 q軸電流控制器設計…………………………………………… 105
6.4 d軸電流控制器設計……………………………………………… 114
6.5 速度控制器設計………………………………………………… 115
第七章 系統架構與結果……………………………………………… 125
7.1 實驗系統……………………………………………………… 125
7.2 頻寬測試實驗結果…………………………………………… 127
7.2.1 電流迴路頻寬測試……………………………………… 128
7.2.2 速度迴路頻寬測試……………………………………… 134
第八章 結論與建議…………………………………………………… 139
附錄A F2812數位控制板元件配置及接腳說明…………………………… 141
附錄B 東元交流伺服馬達(8CB75-2DE6F)規格表………………………… 158
參考文獻 ………………………………………………………………… 159
作者簡介 ………………………………………………………………… 162
[1] Taxes Instruments, 2004, “TMS320F2810, TMS320F2811, TMS320F2812,
TMS320C2810, TMS320C2811, TMS320C2812 DSPs (Rev. K)”.
[2] Taxes Instruments, 2004, “TMS320C28x DSP CPU and Instruction Set
Reference Guide (Rev. D)”.
[3] Taxes Instruments, 2003, “TMS320F28x System Control and Interrupts
Reference Guide (Rev. A)”.
[4] Taxes Instruments, 2004, “TMS320F28x Analog-to-Digital Converter (ADC)
Reference Guide (Rev. B)”.
[5] Taxes Instruments, 2003, “TMS320F28x Boot ROM Reference Guide
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[6] Taxes Instruments, 2001, “TMS320C28x Assembly Language Tools User''s
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[7] Taxes Instruments, 2001, “TMS320C28x Optimizing C/C++ Compiler User''s
Guide”.
[8] Taxes Instruments, 2003, “TMS320F28x Event Manager (EV) Reference Guide
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[23] 陳舉綸,2004,DSP-Based感應馬達無量測向量控制器之研製,國立雲林科技大學,碩士論文。
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