臺灣博碩士論文加值系統

本文探討直流無刷馬達控制系統之力矩提升，以達到輸出力矩的改善。使用無刷直流馬達的反電動勢訊號做處理，所設計出的控制器使馬達遇到不同負載時輸出較適當之力矩。
本實驗提出力矩控制方法，使其運用在系統架構上。系統鑑別採用開迴路測量法，利用馬達在開迴路運轉時，測量其電壓及電流特性，換算其參數，可測量未知馬達之參數，進而建立馬達系統模型。接著以反動電動勢偵測法來偵測系統運轉時的反電動勢變化，並配合Ziegler-Nichols法來設計控制器。最後在實驗上比較裝上控制器與未裝上控制器的差別，經觀察後比較力矩有明顯提升，最高可達到25%的提升。

This paper discusses the brushless DC motor control system to achieve output torque boost. The experiment captures the back-EMF of brushless DC motor to process and design controller. The controller make the brushless DC motor to output torque appropriately when motor meet different load.
This experiment propose a method using on system architecture for torque controlling. System identification uses open-loop measurement. It is measuring voltages and current characteristics when the motor is operating in open-loop. When we convert parameters, it can measure other unknown motor parameters then build the motor system model. After that, it uses back-EMF detection to detect the back-EMF variation when the system operated. It also coordinate Ziegler-Nichols method to design the controller. Last, we compare the difference with controller installation and uninstallation. We observed it is obvious to see the moment improved significantly up to 25%.

目錄
致謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機及目的 2
1.3 論文架構 4
第二章直流無刷馬達 6
2.1 直流無刷馬達原理分析 6
2.1.1 直流無刷馬達種類介紹 6
2.1.2 直流無刷與有刷馬達差異 7
2.1.3 直流無刷馬達等效模型數學推導 11
2.2 直流無刷馬達模型鑑別與建立 14
2.2.1 直流馬達動態方程式 14
2.2.2 直流無刷馬達參數鑑別 17
第三章控制器設計 20
3.1 控制器簡介與分析 20
3.1.1 一階系統： 22
3.1.2 二階系統： 24
3.2 PID控制器 29
3.3 Ziegler-Nichols 36
第四章系統實驗架構及設備 39
4.1 硬體架構 39
4.1.1 電源供應器 40
4.1.2 馬達驅動器 41
4.1.3 直流無刷馬達 44
4.1.4 磁粉煞車 45
4.1.5 扭力感測器 46
4.1.6 反電動勢偵測電路 48
4.1.7 AC to DC Converter 50
4.1.8 直流無刷馬達模擬 51
4.2 實驗測試與分析 56
4.2.1 馬達負載測試系統建立 56
4.2.2 反電動勢波形偵測 58
4.2.3 系統測量結果 61
第五章結論與未來方向 65
5.1 結論 65
5.2 未來方 65
參考文獻 66

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