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研究生:沈孟翰
研究生(外文):Meng-han Shen
論文名稱:控制器快速原型方法應用於放電加工模糊控制之研究
論文名稱(外文):The Development of Rapid Proto-typing Fuzzy Controller for Table EDM
指導教授:鍾雅健鍾雅健引用關係
指導教授(外文):Ya-Chien Chung
口試委員:鍾雅健陳長成張松國
口試委員(外文):Ya-Chien ChungChang-Cheng ChenSung-Kuo Chang
口試日期:2011-01-15
學位類別:碩士
校院名稱:北台灣科學技術學院
系所名稱:機電整合研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:控制器快速原型放電加工模糊控制
外文關鍵詞:RCPEDMfuzzy control
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控制器快速原型是一種從控制法則的設計、控制法則的模擬及控制模型的程式碼生成皆是於一整合環境下完成的控制設計概念,因此,它可以有效地解決傳統控制器中,每一個設計階段彼此分離、缺乏整合性所導致的開發效率低落問題。本論文採用MATLAB的控制器快速原型平台,將控制法則設計、控制法則的模擬及控制器的程式碼生成等,整合於同一環境下,應用於放電加工機以便於快速產生控制器的原型。
由於未見完整且可用於解析性控制器設計之放電加工的動態模型,故本論文以設計一模糊控制器,應用MATLAB/SIMULIMK工具,輸入圖形元件,建構放電加工的控制器模型,再以間隙電壓為控制器輸入變數,計算出理想的進給速率。
應用MATLAB軟體中的Real-Time Workshop工具將SIMULINK平台上建立的控制器模型直接轉譯為控制器得程式碼,並結合Spectrum Digital 公司出產的TMS F2808 eZdsp微控制器仿真模擬電路板,配合設計製作一此電路板與放電加工實驗平台的介面電路,將控制器快速原型方法具體實現於放電加工。同時應用MATLAB/GUI建立一人機介面,線上對放電加工下達指令與監控。
最後將結果與傳統PID放電伺服進行比較,放電效率有明顯改善。

Purpose of this study is to develop a developing platform for rapid controller proto-typing (RCP), the platform is fulfilled by combining design, simulation, and source code generation of the controller under computerized processes. An implement to a fuzzy controller to control the feed rate of a table EDM is carried out in this thesis.
The developing platform for RCP is built under the MATLAB. The developing time of the controller can be tremendously decreased by using the RTW and Embedded Target C2000 tools of the MATLAB to generate the control code for the RCP .
The gap voltage is used to be the input variable of the fuzzy controller of the table EDM. Fuzzy control rules formulated based on the instantaneous gap voltage to calculate the gap voltage changing rate and the feed rate to control the motor of EDM. Meanwhile, in addition to implementing a TI emulation board F2808eZdsp to be the controller, an interfacing circuit, functioned to isolate high and low voltages electric connection between the board and EDM circuit, is designed and fabricated in this research. The MATLAB/GUI is used to design a PC based user interface for online monitoring and parameters adjusting.
Finally, the fuzzy controller for the table EDM developed in this thesis is evaluated having better machining efficiency than traditional PID controller.

中文摘要 …………………………………………………………………i
英文摘要 …………………………………………………………………iii
誌謝 …………………………………………………………………v
符號說明 …………………………………………………………………vi
目錄 …………………………………………………………………vii
圖目錄 …………………………………………………………………ix
第一章 緒論……………………………………………………………1
1.1 前言……………………………………………………………1
1.2 文獻回顧………………………………………………………2
1.3 研究動機與目的………………………………………………4
1.4 研究工具………………………………………………………5
1.4.1 工程軟體………………………………………………………5
1.4.2 個人電腦………………………………………………………5
1.4.3 嵌入式控制器…………………………………………………6
1.4.4 數位儲存示波器………………………………………………6
1.4.5 電源供應器……………………………………………………7
1.4.6 放電加工機台…………………………………………………7
1.5 論文章節簡介…………………………………………………10
第二章 建構控制器快速原型發展系統………………………………12
2.1 嵌入式控制器硬體簡介………………………………………12
2.2 訊號輸入輸出介面電路………………………………………13
2.2.1 Digital Output 介面電路……………………………….13
2.2.2 Digital Input 介面電路…………………………………13
2.2.3 類比輸入介面電路..…………………………………………14
2.2.4 電源電路及間隙電壓回授介面電路.…………………………14
2.2.5 馬達驅動電路.…………………………………………………14
2.3 控制器環境介紹.………………………………………………18
2.3.1 MATLAB.…………………………………………………………………………………………………18
2.3.2 Real-Time Workshop…………………………………………………………………….20
2.3.3 SIMULINK.………………………………………………………………………………………………22
2.3.4 Embedded target C2000……………………………………….........22
2.3.5 MATLAB人機介面……………………………………………...24
2.4 控制器快速原型.……………………………………………….25
2.5 發展系統平台.………………………………………………….26
2.5.1 MATLAB執行檔……………………………………………………28

第三章 MATLAB與模糊控制器……………………………………………32
3.1 模糊理論.……………………………………………………….32
3.2 模糊控制器.………………………………………………………33
第四章 控制器快速原型應用於放電加工……………………………..39
4.1 SIMULINK控制元件建立與測試.…………………………………39
4.2 控制系統的規劃.……………………………………………….……41
4.2.1 數據傳輸模組.………………………………………… 42
4.2.2 手動控制模組.……………………………………………44
4.2.3 自動控制模組.……………………………………………48
4.2.3.1 PID控制模組.………………………………………………50
4.2.3.2 模糊控制模組.……………………………………………56
第五章 結果與討論………………………………………………………………58
5.1 模糊控制測試流程.…………………..............………………..58
5.1.2 PID控制測試流程……………………………………………..63
5.2 結論.........................……………………………………66
第六章 展望.........................…………………………………………68
6.1 …………….……………………………………………………68
6.2 …………….…………………………………………………….69
參考文獻 …………….…………………………………………………….70
附錄一 TMS F2808 eZdsp數位輸出電路圖….……………………….72
附錄二 TMS F2808 eZdsp數位輸入電路圖…………………………..73
附錄三 TMS F2808 eZdsp類比輸入隔離電路圖…………………..…74
附錄四 TMS F2808 eZdsp規格………………………………………………75
附錄五 模糊控制器起始程式檔(Run.m)………………...…………………76
附錄六 模糊控制器即時資料傳遞黨(Loop.m)……………………….79
附錄七 PID控制器起始程式檔(Run.m)……………………………….81
附錄八 PID控制器即時資料傳遞黨(Loop.m)………………………...84

參考文獻
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4.莊幸富,「引擎噴油與點火控制微電腦之快速成型技術研究」,國立台北科技大學,碩士論文,民國92年。
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