| 姓名 |
楊偉康(Wei-Kam Young)
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畢業系所 |
機械工程學系 |
| 論文名稱 |
FPGA-Based氣動馬達控制
(FPGA-Based Air Motor Control)
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| 相關論文 | |
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| 摘要(中) |
本論文主要目的為利用FPGA之技術將氣動馬達系統的轉速作一定速控制。由於氣動馬達最主要的控制取決於氣壓的大小以及進氣量的多寡，對於馬達本身我們可藉由控制氣壓的大小及氣壓閥進氣量的多寡來控制馬達的轉速，以達到我們所需定轉速的要求。
而因其系統本身其數學過於複雜且非線性之特性，加以須考慮如空氣壓力及摩擦力等干擾‥‥‥，為期達到吾人定速之控制，本研究論文乃採用模糊控制法則之配合，並以modelsim軟體來做晶片內迴路之設計及時序上的驗証，再透過EDA工具合成電路，最終將程式燒錄之FPGA晶片後予以實驗；模糊控制其好處是控制具有高度的強健性、且對設計而言我們不需要預知受控系統的模型之優點，一般模糊控制器的輸入以閉迴路系統之響應誤差及其變化率為主，經實驗後可以發現本論文所使用的模糊控制法則，可以有效地控制氣動馬達轉速，且具有相當的穩定性，再加以FPGA高度的程式變更性，設計者可因不同使用之環境來做即時的系統修改，使得系統在設計及使用上更具彈性及多樣化。 |
| 摘要(英) |
This paper presents a FPGA based fuzzy logic controller for pneumatic motors. Since the rotational speed of a pneumatic motor closely depends on the pressure and volume of inflow air, one can control the speed via adjusting the inlet valve position. However, the whole system is nonlinear with hysteresis behavior, we developed the fuzzy logic control rules and implanted it on a FPGA system. Experiment results show this system is able to effectively control the air motor rotational velocity under different conditions. |
| 關鍵字(中) |
★ FPGA
★ 模糊控制 |
關鍵字(英) |
★ Fuzzy Control |
| 論文目次 |
目 錄
摘 要 I
英文摘要 II
誌 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景與動機 2
1-3 論文貢獻 3
1-4 文獻回顧 4
1-4-1 氣壓系統之回顧 4
1-4-2 數位積體電路的發展[22][23] 4
1-4-3 氣動馬達 6
1-5 論文大綱 7
第二章 FPGA架構和設計流程 9
2-1 數位系統簡介 9
2-1-1數位系統的實作方式 10
2-1-2 FPGA設計流程 11
2-2 FPGA簡介 13
2-2-1 FPGA 內部結構 14
2-3 Verilog HDL硬體描述語言 17
第三章 實驗設備與系統架構 21
3-1氣壓伺服系統架構 21
3-2光學編碼器 23
3-3葉片式氣動馬達 27
3-4 比例式伺服閥 28
3-5 FPGA (Field Programmable Gate Array) LP-2900 29
3-6 相關硬體介面 30
3-6-1數位/類比轉換(DAC)電路 30
3-6-2光學編碼器迴授處理 31
3-6-3 位置與速度檢知電路 32
第四章 模糊控制晶片設計 34
4-1模糊理論的背景 34
4-2模糊系統之架構 35
4-3模糊控制器之實現 42
第五章 系統實驗與分析 45
5-1 氣動馬達最大靜摩擦力 45
5-1-1 Dead zone 45
5-1-2 摩擦力 46
5-1-3 開迴路實驗 46
5-2 模糊控制 47
5-3 PWM控制 47
5-4晶片內迴路之驗證 54
5-5電路合成最佳化設計 55
第六章 結論與未來展望 58
參考文獻 60
附錄 63
圖A 氣動馬達全系統圖 63 |
| 參考文獻 |
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| 指導教授 |
黃衍任(Yean-Ren Hwang)
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審核日期 |
2006-7-2 |
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