臺灣博碩士論文加值系統

本文旨在製作一龍門線性馬達平台之定位控制系統，其由兩平行之線性馬達構成的龍門平台、馬達驅動器、單晶片數位訊號處理器所組成。雙平行線性馬達以兩個數位訊號處理器TMS320LF2407A為運動系統之控制核心。雙線性馬達相同的伺服迴路皆由電流迴圈、速度迴圈及位置迴圈組成，利用根軌跡法設計控制器之控制參數。對於本文提出之單一線性馬達數學模式由Matlab/Simulink模擬，以評估其系統之效能。實作上首先對單一馬達作伺服驅動，在電流、速度迴路及位置迴路分別加入積分比例控制器，加快系統響應速度，提升單一線性馬達平台定位精度。最後同時驅動雙軸馬達系統，觀察雙軸之間運動所造成之同動誤差，再由實驗的結果證實提出之系統架構確具可行性。

The purpose of this thesis is to build a position control system of a gantry-type linear motor stage that consists of two parallel linear motors, two motor drivers and two digital signal processors. The two servo controller, based on TMS320LF2407A digital signal processors, are used to deal with the motion control process. The servo controllers is comprised of current, velocity, and position loops with parameters determined by root-locus method. For evaluating system performance, the mathematical model of this proposed system is derived and simulated by Matlab/Simulink. Each loop in the servo controllers has independent proportional-integral compensator to ensure the accuracy of the system. For the dual parallel linear motor system, the synchronized position error between the two linear motors is observed and the experimental results are obtained to show the validity of the proposed system.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
符號索引 VII
圖索引 X
表索引 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 系統描述與研究方法 2
1.3 內容大綱 3
第二章 線性永磁式同步馬達 5
2.1 線性馬達的基本架構 5
2.2 線性永磁式同步馬達的結構動作原理 7
2.3 線性永磁式同步馬達之數學模式 9
2.3.1 電壓方程式 9
2.3.2 電磁推力方程式 13
第三章 線性永磁式同步馬達傳統PI控制器設計 15
3.1 線性永磁式同步馬達之電流控制器設計 15
3.2 線性永磁式同步馬達之速度控制器設計 23
3.3 線性永磁式同步馬達之位置控制器設計 28
第四章 硬體架構與軟體規劃 33
4.1 系統介紹 33
4.2硬體架構 35
4.2.1 數位信號處理器 35
4.2.2 運動控制器 37
4.2.3 功率級板 38
4.2.4光學尺 40
4.2.5 差動電路 41
4.3 軟體規劃 42
4.3.1 整數運算的實現 42
4.3.2 電流回授程式設計 44
4.3.3 數位控制器的實現推導 45
4.3.4 正、餘弦函數 47
4.3.5 程式流程 47
第五章 模擬與實作結果 54
第六章 結論與建議 69
6.1 結論 69
6.2 建議 69
參考文獻 71
附錄A 74

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