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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉聖濠
研究生(外文):Sheng-hao Liu
論文名稱:積分控制之初始值補償策略實作
論文名稱(外文):Initial Value Compensation of the Integral Control
指導教授:呂有勝呂有勝引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:140
中文關鍵詞:跨軌控制器零超越量控制積分型滑動模式控制器動態補償速度估測器光碟機循軌伺服系統精密線性平台
外文關鍵詞:DVD-ROMZOIVSCZOPIDlinear stage
相關次數:
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本文針對積分控制中的超越量問題進行控制器設計,並且利用數位訊號處理器(DSP)與可程式閘陣列(FPGA)實現於光碟機系統與精密線性模組系統。其中針對Matsushita公司於美國專利局中編號U.S.6628580-B1號中所提之單軌跨單軌控制,因加快跨軌速度所導致的超越量情形加以改善。本文提出零超越量PID (Zero Overshoot PID, ZOPID)控制器,即以光碟機循軌伺服系統對所提出的控制器設計進行驗證。
本研究另以零超越量PID (Zero-Overshoot PID, ZOPID)控制器之概念,提出零超越量積分型滑動模式控制器 (Zero Overshoot IVSC, ZOIVSC),取初始值補償的零超越量優點,與滑動模式控制的強健性,結合成具高度強健性與零超越量的定位控制器,並實現於精密線性平台。
經由實驗結果證實,透過初始值補償的方式,能有效解決系統響應在初始速度不為零的狀態下,所產生的超越量問題。另外在本文中提出的動態補償速度估測器,也證實利用用加速度訊號與位置訊號可準確的估測出回授速度訊號,透過精確且及時的速度訊號,可大量提昇控制效能。
本文實驗平台共有兩組,其一以市售之12倍速DVD-ROM光碟機進行改裝而成,以TI TMS320C6713 DSP與Xilinx可程式閘陣列(FPGA)取代原本光碟機上的伺服控制晶片,並以C語言與硬體描述語言(VHDL)做為發展工具,進行控制器設計,且實現於此光碟機。另外以上銀科技KK6010P線性平台,搭配三菱伺服馬達HF-KP43進行ZOIVSC控制跨平台驗證,本平台則是以TI TMS320C6711 DSK與Xilinx可程式閘陣列(FPGA)進行運算及控制。
This thesis presents solutions to the problem of the overshoot in a control system response. The overshoot in the system response results from many reasons. In this thesis, we focused on the overshoot due to non-zero initial state of the plant. Excessive initial velocity of a servomechnism may cause overshoot in a system response, and previous researchers propose many methods to solve this problem, and one of them is “the initial value of compensation”. This paper proposes two methods: one assigns an initial value to the integrator of a PID controller, referred to as Zero-Overshoot PID (ZOPID), and the other is the IVSC with an initial value compensation, referred to as Zero-Overshoot IVSC (ZOIVSC).
The experimental system for ZOPID consists of a commercially available 12Xs DVD-ROM drives and a DSP/FPGA system that is the control kernel and replaces the servo chip on the original drive. In addition, the other experimental system for ZOIVSC consists of a commercially Single Axis linear stage and a brushless servo motor. We use C language and hardware description language (VHDL) as tools for developing servo control systems for the aforementioned system. Experimental results confirm the effectiveness of the presented schemes.
摘 要
ABSTRACT
致 謝
目 錄
圖目錄
第一章 緒 論
1.1 前言
1.2 文獻回顧
1.3 實驗步驟
1.4 論文架構
第二章 光碟機之跨單軌伺服控制
2.1 系統實驗平台
2.2 循軌制動系統鑑別
2.3 零超越量PID控制設計[5]
2.3.1 PID控制律設計
2.3.2 初始積分狀態之設計
2.3.3 考慮控制量連續性
2.3.4 光碟機循軌伺服系統之模擬
2.3.5 修改型零超越量PID控制設計
2.4 跨單軌控制實驗結果
2.4.1 Matsushita跨軌控制[1]
2.4.2 不同碟片位置之跨單軌零超越量PID控制
2.4.3 不同主軸轉速下之跨單軌零超越量PID控
2.5 跨單軌控制實驗結論
第三章 零超越量積分型滑動模式控制設計
3.1 系統實驗平台
3.2 線性平台系統鑑別
3.3 零超越量積分型滑動模式控制器設計
3.3.1 滑動模式控制(Variable Structure Control, VSC)設計
3.3.2 滑動模式控制模擬於精密線性平台控制
3.3.3 積分型滑動模式(Integral Variable Structure Control, IVSC)控制設計
3.3.4 積分型滑動模式控制模擬於精密線性平台控制
3.3.5 零超越量積分型滑動模式控制(Zero Overshoot Integral Variable Structure Control, ZOIVSC)設計
3.3.6 零超越量積分型滑動模式模擬於精密線性平台控制
3.3.7 修改型零超越量積分型滑動模式控制設計
3.4 速度估測器
3.4.1 Inverse-Time Method (ITM)速度估測法
3.4.2 動態補償速度估測器(Dynamically Compensated Velocity Observer, DCVO)[14][15]
3.5 精密線性平台控制實驗結果
3.5.1 利用ITM速度估測法之控制實驗結果
3.5.2 利用DCVO速度估測法之控制實驗結果
第四章 結 論
參考文獻
附錄A TI TMS320C6713 DSK簡介[17]
附錄B 自製TI TMS C6X DSK擴充子板簡介[17]
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