利用數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統

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戴宇龍(Yu-Lung Tai) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

利用數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統
(The DSP-based fuzzy sliding mode control in a seesaw system)

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摘要(中)

本論文利用TMS320LF2407A數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統。這裡所用的模糊滑動模式控制最大的特性是可以把系統的狀態利用滑動模式控制的觀念化簡成一個模糊變數，大大的減少了模糊規則的數量，適合應用在高階非線性系統的控制。數位信號處理器具有低成本、高運算性能，已經非常廣泛的應用在工業界，日常生活中。因此我們利用德州儀器專為控制應用設計的數位信號處理器當作控制器達到即時控制的目的。在實際應用上，我們還使用了超取樣的技術。利用超取樣這個方法，可以減少量化誤差，改善訊號雜訊比。也就是增加了類比數位轉換器的解析度，提升控制系統的準確度。

摘要(英)

In this paper, an artificial fuzzy sliding mode control is implemented on the Texas Instruments TMS320LF2407A digital signal processor (DSP) for control the seesaw system. The feature of the fuzzy sliding mode control is that it only needs a single fuzzy input. The advantage of the approach is that the total number of rules has been greatly reduced comparing with the conventional fuzzy control. It was suitable for high order and nonlinear system of control system. Due to the fact that DSP owns the advantage of low-cost and high calculation performance, it has been widely applied in industry and our life. So we used the DSP to control the seesaw system to achieve the real time control goal. For practical application, an oversampling method is employed. This technique can increase the resolution of the original ADC and can enhance the accuracy of a control system by reducing the quantization error while improving the signal-noise ratio (SNR) .

關鍵字(中)

★ 超取樣
★ 數位信號處理器
★ 模糊控制

關鍵字(英)

★ fuzzy control
★ oversampling
★ digital signal processing

論文目次

目錄
頁次
中文摘要
英文摘要
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 V
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 論文架構 2
第二章模糊滑動模式控制 3
2.1前言 3
2.2模糊控制簡介 3
2.2.1模糊集合 4
2.2.2歸屬函數 5
2.2.3模糊關係 6
2.2.4模糊推論 6
2.2.5模糊控制 7
2.3可變結構控制理論簡介 11
2.3.1滑動模式 11
2.3.2滑動模式控制器的設計 13
2.4模糊滑動模式控制設計 17
第三章數位信號處理器TMS320LF2407A 19
3.1前言 19
3.2 DSP TMS320LF2407A簡介 19
3.2.1類比數位轉換模組 21
3.2.2計時器模組 22
3.3軟體發展環境 25
第四章超取樣(Oversampling) 26
4.1前言 26
4.2超取樣理論說明 26
4.2超取樣實驗 31
第五章實驗結果與討論 35
5.1實驗硬體設備介紹 35
5.1.1倒三角體系統 35
5.1.2控制器 37
5.1.3位置及角度的感測器電路 38
5.1.4馬達驅動電路 38
5.2系統狀態變數 40
5.3結果與討論 41
第六章結論與建議 52
6.1結論 52
6.2 建議 52
參考文獻 53
附錄 55
圖目錄
頁次
圖2-1 三角形歸屬函數 6
圖2-2 模糊邏輯控制系統方塊圖 7
圖2-3 模糊推論工廠 9
圖2-4 模糊推論工廠過程示意圖 10
圖2-5 滑動模式之產生 11
圖2-6 滑動條件示意圖 13
圖2-7 符號函數圖形 15
圖2-8 飽和函數圖形 16
圖 2-9 tanh(S)函數圖形 17
圖2-10 模糊滑動模式控制系統架構方塊圖 19
圖 2-11 前件部的歸屬函數 19
圖 2-12 後件部的歸屬函數 19
圖3-1 數位信號處理器裝置圖 21
圖3-2 類比數位轉換器方塊圖 22
圖3-3 計時器方塊圖 23
圖3-4 計時器連續上數時序圖 24
圖3-5 GP計時器控制暫存器A 25
圖3-6 計時器1控制暫存器 25
圖3-7 Code Composer Studio 程式設計環境 26
圖4-1 類比數位轉換時量化過程 27
圖4-2 量化誤差以及其機率密度函數 28
圖4-3 量化誤差的功率頻譜密度 30
圖4-4 超取樣後量化誤差的功率頻譜密度 30
圖4-5 超取樣實現方塊圖 32
圖4-6 超取樣實驗1結果 32
圖4-7 超取樣實驗2結果 33
圖4-8 數位濾波器的輸出 34
圖5-1 倒三角體系統前置圖 35
圖5-2 倒三角體系統俯示圖 36
圖5-3 倒三角體實際的外觀 36
圖5-4 TMS320LF2407A EVM 37
圖5-5 位置及角度的感測器電路 38
圖5-6 馬達驅動電路 39
圖5-7 控制訊號流程圖 39
圖5-8 倒三角體系統座標圖 40
圖5-9 實驗系統流程圖 41
圖5-10 實驗1的響應圖 43
圖5-11 實驗2的響應圖 45
圖5-12 實驗3的響應圖 47
圖5-13 實驗4的響應圖 49
圖5-14 PC實現模糊滑動模式控制響應圖 51
表目錄
頁次
表2-1 一個輸入模糊邏輯控制器的模糊規則庫 17
表2-2 模糊滑動模式控制器的模糊規則庫 18

參考文獻

參考文獻
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指導教授

鍾鴻源(Hung-Yuan Chung)

審核日期

2004-7-12

推文