成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	陳奕宏 Chen, Yi-Hung
論文名稱：	混合式磁浮避震器控制實現 Control Implementation for Hybrid Magnetic Suspension Vibrator
指導教授：	蕭樂群 Shiau, L. C. 林清一 Lin, C. E.
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 航空太空工程學系 Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	84
中文關鍵詞：	模糊邏輯控制器、避震器、PID控制器、磁浮
外文關鍵詞：	PID Controller, Magnetic Suspension, Fuzzy Logic Controller, Vibrator
相關次數：	點閱：88 下載：27
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

　　混合式磁浮避震器為永久磁鐵與電磁鐵所整合的吸-斥力型磁浮系統的一種，在過去的研究中，常使用PID控制器來實現這個系統的控制，但是在控制的操作上，PID有著需要花費很多的時間去做系統建模與控制增益調整的缺點。因此本論文提出了使用模糊控制器來取代原有PID控制器的構想，簡化控制器的實現，希望能藉由探討兩種控制器的效能差異，尋找出改善原有系統性能的方式。
　　在本篇論文的研究過程中，分別探討了各類型磁浮系統的磁力產生方式與致浮原理，並完成了混合式磁浮避震器與驅動電路的機電整合，更在其中運用了PWM（Pulse Width Modulation）技術，成功的完成避震器的驅動並降低線圈的發熱量。在控制器方面，本研究利用個人電腦與LabView軟體，建構了PID控制器與FLC模糊邏輯控制器，成功的結合軟硬體，實現了磁浮避震器的閉迴路控制。
　　在最後的避震器效能實驗中，探討了PID控制器與FLC模糊控制器於定位速度、抗步階響應與抗衝擊性能方面的差異，並得到了FLC模糊控制器在定位速度與抗步階響應上優於PID控制器的結果，雖然FLC模糊控制器在抗衝擊性能上略遜於PID控制器，但相信已足夠取代其在精密定位上的用途。

　　The hybrid magnetic suspension vibrator is a kind of magnetic suspension system of repulsive and attractive type using the combination of permanent magnet and electromagnet. Many studies used PID controller to control the system in the past. However, the PID controller can not easily be implemented by its system modeling and control gain tuning. For better performance, the fuzzy logic controller (FLC) is applied to control the magnetic vibrator system for better vibrator effect comparing to PID controllers.
　　This thesis surveys all kinds of method of magnetic force generation for magnetic suspension, integrates mechanical and electrical parts into the proposed vibrator system, and applies PWM (Pulse Width Modulation) technique to drive the magnetic suspension vibrator with lower coil temperature. On the controller aspect, this thesis uses PC and LabView software to manipulate the PID controller with FLC, and successfully combines software with hardware to realize the closed loop control.
　　On the experiments of vibrator performance, the vibrator operation in different effects for fixing position speed, resisting step response, with resisting impact. The results show that the FLC can have better effect than the PID controller on fix position with step response experiments. Although, the resisting impact effect for FLC turns to be poor than the PID controller, but concerning on position precision is still merited.

目錄

摘要…………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………III
誌謝…………………………………………………………………………V
目錄…………………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………………X
圖目錄………………………………………………………………………XI
符號說明……………………………………………………………………XVI


第一章 緒論 ………………………………………………………………1
　1.1 前言…………………………………………………………………1
　1.2 研究動機與目的……………………………………………………2
　1.3 研究方法……………………………………………………………3
　1.4 本文架構……………………………………………………………5
第二章 磁浮系統與避震器原理 …………………………………………6
　2.1 磁力的產生方式……………………………………………………6
　　2.1.1 反磁性…………………………………………………………6
　　2.1.2 永久磁鐵………………………………………………………6
　　2.1.3 電磁鐵…………………………………………………………7
　2.2 磁浮系統介紹………………………………………………………7
　　2.2.1 吸力型電磁鐵式磁浮系統……………………………………7
　　2.2.2 混合永久磁鐵之吸力型電磁鐵式磁浮系統…………………8
　　2.2.3 混合永久磁鐵與電磁鐵的磁浮系統…………………………9
　2.3 避震器原理…………………………………………………………10
第三章 硬體架構與電路設計 ……………………………………………12
　3.1 系統簡介……………………………………………………………12
　3.2 混合式磁浮避震器之結構設計……………………………………13
　　3.2.1 材料選取………………………………………………………14
　　3.2.2 支撐軸…………………………………………………………18
　　3.2.3 套筒……………………………………………………………18
　　3.2.4 混合永久磁鐵之電磁鐵………………………………………19
　3.3 感測器與其驅動電路設計…………………………………………19
　3.4 避震系統之電路驅動設計…………………………………………21
　　3.4.1 避震系統之驅動電路…………………………………………21
　　3.4.2 PWM驅動原理與其電路設計 …………………………………23
第四章 磁浮避震器系統分析 ……………………………………………26
　4.1 電磁力分析…………………………………………………………26
　4.2 系統分析……………………………………………………………30
第五章 控制器設計與實現 ………………………………………………34
　5.1 PID控制 ……………………………………………………………35
　　5.1.1 PID控制理論 …………………………………………………35
　　5.1.2 PID控制調整法 ………………………………………………37
　5.2 模糊控制概論………………………………………………………38
　　5.2.1 歸屬函數………………………………………………………39
　　5.2.2 模糊集合的運算………………………………………………43
　　5.2.3 模糊邏輯控制器………………………………………………46
　5.3 LabView之應用 ……………………………………………………52
　　5.3.1 LabVier簡介 …………………………………………………52
　　5.3.2 PID控制器實現 ………………………………………………54
　　5.3.3 模糊邏輯控制器實現…………………………………………57
第六章 實驗結果與討論 …………………………………………………62
　6.1 實驗參數設定………………………………………………………62
　6.2 磁浮避震器定位實驗………………………………………………64
　6.3 磁浮避震器步階響應實驗…………………………………………67
　6.4 磁浮避震器衝擊實驗………………………………………………72
　6.5 實驗結果與討論……………………………………………………75
第七章 結論與未來工作 …………………………………………………78
　7.1 結論…………………………………………………………………78
　7.2 未來工作……………………………………………………………79
參考文獻……………………………………………………………………81
自述…………………………………………………………………………84
                                    

參考文獻
【1】王泰元，“對稱式磁浮軸承系統之設計與實現”，國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文，民國92年。
【2】 C. E. Lin, H. L. Jou, Y. R. Sheu, “System Implementation of Instrumentation and Control for Magnetic Suspension Wind Tunnel”, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, IMTC’95, April 23-26, 1995, Waltham, MA, USA.
【3】劉季昌，“精密磁浮定位平台之設計與實作”，國立清華大學動力機械工程學系碩士論文，民國92年。
【4】林孟志，“主動式震動控制於磁浮平台之應用”，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，民國90年。
【5】李家康，“混合磁浮避震系統的設計與實現”，國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文，民國91年。
【6】柯博凱，“混合式磁浮避震的控制”，國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文，民國92年。
【7】江安展，“磁浮避震器之分析與驗證”，國立彰化師範大學電機工程學系碩士論文，民國94年。
【8】 C. C. Ker, R. T. Wang and Chin E. Lin, “ System Design and Verification for a Hybrid Magnetic Suspension Vibration Actuator”, Proceeding of the 21st Conference on Mechanical Engineering the Chinese Society of Mechanical Engineers, Kaohsiung, Nov, 2004.
【9】柯政昌、陳俊良、林清一、王榮泰， “以模糊控制應用於磁浮致動之球-桿平衡系統”，中華民國第13屆模糊理論及其應用會議，高雄 10月1日2005年。
【10】A. Tzes, J. C. Chen, P. Y. Peng, “Supervisory Fuzzy Control Design for a Magnetic Suspension System”, IEEE World Congress on Computational Intelligence, Proceedings of the Third IEEE Conference on 26-29, Vol.1, June 1994, pp. 138-143.
【11】P. Yang, Q. Zhang, L. B. Li, “Design of Fuzzy Weight Controller in Single-Axis Magnetic Suspension System”, IEEE Proceedings of the 4th 　World Congress on Intelligent Control and Automation, Jun 10-14, 2002, pp. 3027-3030.
【12】謝秉良，“探討YBCO超導體完整塊材與切割多等份的組合之磁浮力與摩擦力”，淡江大學物理學系碩士論文，民國93年。
【13】楊湧評，“高溫超導體YBCO在不同溫度下磁摩擦力的量測”，淡江大學物理學系碩士論文，民國94年。
【14】C. E. Lin, H. L. Jou, “Force Model Identification for Magnetic Suspension System via Magnetic Field Measurement”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Vol. 42, pp. 767-771, June 1993.
【15】沈金鐘博士，PID控制器：理論、調整與實現，滄海書局台中市，民國90年。
【16】李允中、王小璠、蘇木春，模糊理論及其應用，全華科技圖書股份有限公司印行台北市，民國91年。
【17】王進德、簫大全，類神經網路與模糊控制理論入門，全華科技圖書股份有限公司印行台北市，民國83年。
【18】李俊賢，“模糊類神經網路應用於壓克力反應槽溫度控制之研究”，國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文，民國91年。
【19】林易俊，“應用模糊類神經網路於積體電路之微影製程機台故障診斷分析”，國立成功大學工業資訊管理學系碩士論文，民國93年。
【20】惠汝生，LabView 7.1Express圖控程式應用，全華科技圖書股份有限公司印行台北市，民國93年。
【21】王正男、惠汝生，自動量測系統-LabView，全華科技圖書股份有限公司印行台北市，民國89年。
【22】C. E. Lin, C. C. Ker, R. T. Wang and C. L. Chen, “ A New Ball and Beam System using Magnetic Suspension Actuator”, IECON 2005, the 31st IEEE Annual Meeting, Nov, 2005.
【23】C. C. Ker, C. L. Chen, R. T. Wang, C. E. Lin, “Balance Control of Ball and Beam System Using Microprocessor-Based with Magnetic Suspension Actuator”, Proceedings of the 2005 CACS Automatic Control Conference, Tainan, Taiwan, Nov 18-19, 2005.

校內：立即公開
校外：2006-07-12公開

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文