以估側器為基礎的電動機變速控制

Abstract

本論文設計並探討以混合型步進馬達為對象的變速控制器。由於、小型電 動機電氣子系統頻寬大於機械子系統頻寬幾百倍以上，所以在系統動態的 推導方式，可以採用奇點干擾法來簡化，使馬達之動力模型由原來的電機 子系統和機械子系統的結合，縮減為和機械子系統同樣次元的縮減模型。 此縮減模型雖僅為二次微分方程式，但其動力行為卻和原來馬達之高次模 型差距不大。此做法之優點有二：第一，在動力分析上，許多二次式非線 性方程式之分析設計技巧均可用於縮減模型上。第二，在控制上，由於二 次式之狀態只有兩個，因此只須對兩個狀態進行量測即可達到全狀態回授 之目的。控制程序方面採用迴饋線性控制法及滑模適應控制法。其中迴饋 線性控制法在參數準確時可提供非常準確的控制，而滑模適應控制法則可 在參數不確定時，提供強韌控制。在系統狀態量測方面，我們將設計一估 測器來取代譯碼器及測速計，如此可使成本降低亦可提高其參數量測準確 度。硬體規劃方面，將採用德州儀器公司出品的TMS320C14，自行設計一 控制單板。