簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 蔡政哲
Tsai, Cheng-Che
論文名稱： 電動輪椅之閉迴路差速控制器 設計與研發
Design of Closed-loop Differential Speed Controller for the Powered Wheelchair
指導教授： 鍾高基
Chung, Kao-Chi
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 醫學工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 108
中文關鍵詞： DSP 、差速 、電動輪椅 、控制器
外文關鍵詞： DSP, Differential Speed, Controller, Power Wheelchair
相關次數： 點閱：85  下載：9 
分享至:
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

    • 電動輪椅為較嚴重神經肌肉病變之功能障礙者、老年人或慢性病患主要日常生活行動輔具。一般數位式控制器缺乏整體性(車體結機構、運動及動力驅動、馬達動力匹配等)考量設計，往往無法提昇整體效益。因此本研究計劃的目的為系統化研究發展電動輪椅數位式閉迴路速差控制器，設定差速時必須選用合適的權重值，再利用霍爾效應轉換器電路使控制器達到閉迴路控制，根據使用情形來調整讓系統更穩定，改善傳統電動輪椅之低效率及穩定性功能，進而提昇符合個人及身心障礙者需求功能性要求。

    數位式閉迴路速差控制器設計以DSP TMS320LF2407微控器為中樞控制核心，驅動控制發展軟體為單晶片C語言，硬體模組電路包括：低通濾波電路、閉迴路霍爾效應轉換器電路及MOSFET 馬達驅動模組；控制單元包括：PID控制系統、馬達驅動控制單元、前進後退檢測單元、靜止與運轉狀態檢測單元。其次運用本實驗室馬達測試平台，並探討量測控制器驅動馬達在不同負載下之效能及量測控制器在不同電壓下馬達響應、電壓、電流、轉矩、轉速、效率等參數之相關特性，使達到最佳化。

    Powered wheelchairs (PWCs) are the major mobility-aided device for people with moderate/severe physical disabilities, chronic diseases, and the elder. For most controller design, it is lack of systematic considerations in W/C structure, kinematics/kinetics, dynamics drive, slope, speed, rolling resistance and motor power factors. The mismatching of system components has always led to poor efficiency and instability. This R&D project is to systemically design a digital for the PWC.

    The controller consists of DSP microprocessor (TMS320LF2407) for central control, low pass filter, Hall sensor to detect current for velocity feed-back control, MOSFET circuit for motor driver, PID control unit, Joystick speed control. The control algorithms are programmed through C language.

    目 錄 第一章 緒 論 1.1 全球電動代步車與電動輪椅市場概況分析....2 1.1.1人口需求量持續增加之分析...............2 1.1.2進出口分析.............................5 1.1.3國內外廠商介紹與市場導向...............7 1.2 電動輪椅驅動控制型態...................13 1.2.1電子差速器系統........................13 1.2.2不同控制型態的特性....................14 1.3 電動輪椅主要架構與規格需求分析.........16 1.4 文獻探討...............................18 1.5 研究動機與目的.........................20 第二章 材料與方法 2.1 電動輪椅驅動永磁式直流馬達(PMDC)之分析.24 2.1.1永磁式直流馬達(PMDC)機械模型分析......24 2.1.2永磁式直流馬達（PMDC）電氣模型分析....26 2.2 電動輪椅閉迴路差速控制相關設計之原理...29 2.2.1電子差速原理..........................30 2.2.2搖桿操作介面原理......................33 2.2.3 PWM原理..............................36 2.2.4馬達正反轉驅動型式....................38 2.2.5電流檢測單元..........................40 2.2.6 PID控制原理..........................43 2.3 電動輪椅閉迴路差速控制器系統設計.......44 2.3.1中央控制單元..........................45 2.3.2搖桿控制之轉換電路設計................47 2.3.3 PWM設計..............................49 2.3.4馬達驅動電路設計......................54 2.3.5電流電壓檢測電路......................57 2.3.6電磁煞車控制設計......................58 2.4 電動輪椅閉迴路差速控制器軟體控制設計...59 第三章 結果與討論 3.1 控制器左、右輪差速控制之結果討論.......66 3.2 開迴路控制器搭配馬達之測試結果.........68 3.3 閉迴路控制器驅動馬達之測試結果.........72 第四章 結論與未來研究方向 參考文獻...................................77 附錄A......................................79 附錄B......................................83 附錄C......................................84 附錄D......................................89

    [1]張惠冠,“我國電動代步車進出口分析,” 財團法人工業技術研究院經資中心, 2003.
    [2]張惠冠,“電動代步車市場發展現況與概況分析,” 財團法人工業技術研究院經資中心, 2002.
    [3]張惠冠,“電動代步車主要領導廠商介紹,” 財團法人工業技術研究院經資中心, 2002.
    [4] C. A. MacLaurin et. al., “Wheelchair Mobility – A Summary of Activities,” RESNA PRESS, UVA, 1981.
    [5] J. G. Thacker et. al., “Understanding the Technology When Selecting Wheelchairs,” RESNA PRESS, UVA, 1994.
    [6] C. A. MacLaurin et. al., “Wheelchair Mobility – A Summary of Activities,” RESNA PRESS, UVA, 1981.
    [7] Yasuhiko Dote, “ Servo Motor and Motion Control Using Digital Signal Processors,” Prentice Hall, New Jersey, 1990.
    [8] R. A. Cooper, “Intelligent Control of Power Wheelchairs.”, IEEE Engineering in Medicine and Biology, pp. 423-431, 1995.
    [9] 許景淵, “電子差速式電動輪椅動力模組,” 國立台灣大學機械工程研究所碩士論文, 1997.
    [10] 邱毓賢, “數位式行動輔具控制器設計及測試,” 國立成功大學醫學工程研究所碩士論文, 1999.
    [11] 游許銓, “電動輪椅動力驅動之解析模型,” 國立成功大學醫學工程研究所碩士論文, 2000.
    [12] 黃庚取，“電動輪椅馬達控制器之研製”國立中興大學電機工程學系碩士論文, 2002.
    [13] 張簡嘉壬, “數位式電動輪椅代步車控制器系統之設計與發展” 國立成功大學醫學工程研究所碩士論文, 2002.
    [14] 李榮茂, “馬達與電動輔具車測試系統之設計發展” 國立成功大學醫學工程研究所碩士論文, 2003.
    [15] 呂維曦, “電動輪椅之迴授差速控制器設計” 國立成功大學醫學工程研究所碩士論文, 2005.
    [16] 林容益, “TMS320F240X 組合語言及C語言多功能控制應用” 全華科技圖書股份有限公司, 2005.
    [17] P.O. Box, “Code Composer Studio User’s Guide,” Texas Instruments Incorporated.

    下載圖示 校內：2007-07-28公開
    校外：2007-07-28公開
    QR CODE