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研究生: 王俊勝
Wang, Chuan-Sheng
論文名稱: 以專家系統為基礎之遙控直昇機模糊控制FPGA晶片實現
Implementation of Expert-Based Fuzzy Control FPGA Chip for the Remote-Control Helicopter
指導教授: 楊憲東
Yang, Ciann-Dong
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: 97
中文關鍵詞: 模糊知識庫FPGAANFIS直昇機無線下傳系統
外文關鍵詞: Helicopter, ANFIS, FUZZY knowledge base, RF Module., FPGA
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  •   遙控直昇機是一種相當靈活的飛行器,但其先天不穩定的特性及其難以獲得的高度非線性的數學模式卻增加了自動控制設計上的困難度。本論文欲發展出一套由遙控飛行專家的經驗所直接建立起來的遙控直昇機模糊邏輯控制系統。吾人將透過無線下傳系統(RF Module),即時將專家以手遙控的命令及其所相對應之直昇機姿態訊號下傳,再將此專家飛行資料以ANFIS訓練法則建立其模糊知識庫。模糊控制系統是由一FPGA晶片(Field Programmable Gate Array)來實現。此FPGA晶片將包含濾波器、模糊邏輯控制器、脈寬調變訊號(PWM)轉換、手自動切換電路及周邊電路的介面及訊號時序控制等功能。本研究是以高智慧的專家控制系統配合低價位的晶片電路實現,使得初學者能以更低的價格、更容易的方式操控遙控直昇機。

      The remote-control helicopter is an agile aircraft, but the inborn unstable characteristic and the highly nonlinear mathematical model increase the difficulties of the automatic control system design. This thesis is to develop an expert-based helicopter fuzzy control system by down linking the on-line experiences of human experts in controlling the remote-control helicopter. The on-line experiences of human expert and the associated helicopter flight data are down loaded to ground by RF module to produce the fuzzy knowledge base using ANFIS implemented in a FPGA chip (Field Programmable Gate Array), which includes filtering、fuzzy-rule coding and decoding、PWM decoder、Manual /Auto switch and other I/O interface control. With the help of such a highly intelligent fuzzy-control system implemented by a low-cost FPGA chip, the proposed thesis is expected to furnish a remote-control helicopter that can be easily handled even by a novice.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 V 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景 2 1.3 設計概念 4 1.4 各章概述 6 第二章 直昇機姿態穩定控制 8 2.1 直昇機基本飛行原理 8 2.2 調適性類神經網路模糊推論系統 12 2.2.1 調適性網路模糊推論系統(ANFIS)概述 13 2.2.2 ANFIS架構 13 2.2.3 ANFIS學習演算法 17 2.3 加速度計之姿態感測設計概念 24 2.4 數位濾波之設計概念 26 2.5 FPGA及VHDL簡介 29 第三章 系統硬體架構 34 3.1 遙控直昇機及遙控伺服系統 34 3.2 FPGA晶片 36 3.3 感測系統 41 3.4 周邊介面電路 45 3.5 控制系統硬體整合 48 第四章 FPGA晶片程式設計 50 4.1專家模糊推論之建立 50 4.2 ANFIS推論控制器電路實現 57 4.2.1 加速度計量值截斷電路(div) 57 4.2.2 加速度計量值轉換電路(nor) 59 4.2.3 模糊推論輸出電路(fout) 60 4.2.4整合ANFIS專家推論控制器電路 61 4.3 ADC控制轉換電路 62 4.4 數位濾波電路 65 4.5 PWM訊號產生電路 67 4.6 手自動切換電路 69 4.7 系統電路整合 71 第五章 系統整合與測試 73 5.1 單軸響應測試 73 5.2 雙軸搭載直昇機之測試 74 5.3 震動安全測試 75 5.4 飛行測試 76 第六章 結論 79 6 - 1 結果探討 79 6 - 2 未來展望 80 參考文獻 82 附錄 84 自述 97

    [1] 林明峰,模型直昇機姿態控制,國立中央大學電機工程研究所碩士論文,2001.
    [2] 廖向生,室內小型直昇機控制系統之建立,國立交通大學電機與控制工程研究所
    碩士論文,2002.
    [3] Michio Sugeno,Howard Winston,Isao Hirano,Satoru Kotsu,Intelligent
    control of an unmanned helicopter based on fuzzy logic,American
    Helicopter Society 51st Annual Forum,Vol.1(A95-34426 09-01),p. 791-
    803,1995.
    [4] Hung T. Nguyen,Nadipuram R. Prasad,Fuzzy Modeling And Control
    Selected Works of M. Sugeno,1999.
    [5] Alexander Bogdanov, Eric Wan, SDRE control with nonlinear
    feedforrward compensation for a small unmanned helicopter, 2nd AIAA
    “ Unmanned Unlimited” Systems, Technologies, and Operations-
    Aerospace, 15-18 September 2003, San Diego, California, AIAA 2003-6512.
    [6] 洪啟超,遙控直昇機增穩系統設計與製作,國立成功大學航空太空工程研究所碩
    士論文,1997.
    [7] 蘇宗志,遙控直昇機飛行控制測試系統之建立,國立成功大學航空太空工程研究
    所碩士論文,1997.
    [8] 葉致青,以FPGA晶片實現遙控直昇機之模糊控制器,國立成功大學航空太空工程
    研究所碩士論文,2003.
    [9] 張弘毅,以FPGA晶片結合加速度計訊號實現遙控直昇機之姿態模糊控制器,國立
    成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2004.
    [10] 楊憲東,旋翼機飛控系統,國立成功大學航空太空工程研究所上課講義.
    [11] 張斐章,張麗秋,類神經網路,東華,2005.
    [12] 林傳生,使用VHDL電路設計語言之數位電路設計,儒林圖書,2000.
    [13] 盧毅,賴杰,VHDL與數位電路設計,文魁資訊,2000.
    [14] 林哲生,利用FPGA晶片實現無人飛行載具姿態控制系統,國立成功大學航空太空
    工程研究所碩士論文,2001.
    [15] 許晨聲,以FPGA實現動態模糊控制器IC之設計,國立成功大學電機工程研究所碩
    士論文,1999.
    [16] Alan V. Oppenheim,Ronald W. Schafer with John R. Buck,曾建誠、陳常
    侃、王鵬華、丁建均 編輯,離散時間訊號處理,全華,1999.
    [17] 菅野 道夫著,楊英魁博士校閱,Fuzzy控制,全華,1992.
    [18] 周鵬程,遺傳演算法原理與應用-活用Matlab,全華,2005
    [19] 羅華強,類神經網路-Matlab的應用,清蔚科技,2004

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    校外:2006-07-28公開
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