博碩士論文 101323078 詳細資訊




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姓名 謝提偉(Ti-wei Hsieh)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 簡易鑽床之 FPGA 控制器研發
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摘要(中) 步進馬達在現今需要高精度驅動動力源的設備中已被普遍使用,除了
使用簡單及成本低之外,其最大的特點是停止精度高,中、低速的轉矩
高,且響應性強,故可直接使用開路控制。但位於高速區域必須考慮到共
振或轉矩不足等問題,造成失步或停止轉動,故本實驗以以鑽床平台的快
速定位為目標,利用調變脈波速度的方式,且不改變馬達外加電壓的情況
下達成精準定位。
本論文使用 FPGA 做為控制器設計介面,將其應用於單軸鑽床平台之
步進馬達,做一定位及加減速控制,並利用旋轉編碼器量測出馬達位置,
進而得知鑽床平台定位時的誤差及位移時的加減速狀態。
最後,討論並呈現定速度及變速度的驅動方式之實驗結果,並選出最
佳之驅動方式。
摘要(英) Stepper motors are low cost, easy to operate, accurate response at
low speed situation,so they are widely been employed in various
industries. For high precision positioning situation, the velocity profile
provided by the controller is needed to move controlled object to
accurate position.The velocity profiles are S-curve, linear, and
parabolic. In this research presents a simple and low cost stepper
motor controller based on field programable gate arrays apply to
single spindle drilling machine and investigate the missing step by
using rotary encoder. Experiment results show missing steps of
stepper motor in different velocity profiles.
關鍵字(中) ★ FPGA
★ 步進馬達
★ 單軸鑽床
★ 加減速控制
關鍵字(英)
論文目次 IV

目錄
摘要 ........................................................................................................................ I
Abstract ................................................................................................................ II
誌謝 ..................................................................................................................... III
目錄 ..................................................................................................................... IV
圖目錄 ................................................................................................................. VI
表目錄 .............................................................................................................. VIII
第一章 緒論 ......................................................................................................... 1
1-1 前言 ....................................................................................................... 1
1-1 研究動機與目的 ................................................................................... 2
1-3 論文架構 ............................................................................................... 2
第二章 FPGA 架構及設計流程 .......................................................................... 4
2-1 數位系統實作方式 ............................................................................... 4
2-2 硬體描述語言 ....................................................................................... 5
2-3 FPGA 簡介 ........................................................................................... 7
第三章 實驗設備與系統架構 ............................................................................. 9
3-1 伺服系統架構 ....................................................................................... 9
3-2 步進馬達 ............................................................................................ 11
3-3 FPGA................................................................................................ 12
3-4 旋轉編碼器 ..................................................................................... 13
3-5 驅動電路 ......................................................................................... 14
第四章 控制器設計與步進馬達的操作 ........................................................... 16 4-1-1 靜態特性 ............................................................................. 16
4-1-2 動態特性 ................................................................................ 18
4-1-3 暫態響應特性 ........................................................................ 19
4-2 步進馬達運轉策略 ............................................................................ 20
4-2-1 直線加速法 .................................................................................... 20
4-2-2 S-curve 速度曲線加速 .................................................................... 21
4-2 控制器設計 ..................................................................................... 24
第五章 系統實驗與分析 ................................................................................... 26
5-1 定速度量測 ........................................................................................ 26
5-2 變速度量測 ........................................................................................ 32
第六章 結論與未來展望 ................................................................................... 36
參考文獻 ............................................................................................................. 37
參考文獻 37

參考文獻
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DRV8811/18/24/25,Texas Instruments,SLVA488A–October 2011–Revised
January 2014
指導教授 黃衍任(Yean-ren Hwang) 審核日期 2014-8-26
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