以DSP晶片基礎伺服馬達倒單擺研發｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	張鈞傑 Chun-chieh Chang
論文名稱：	以DSP晶片基礎伺服馬達倒單擺研發 The Research of DSP-based Inverted Pendulum Servo System
指導教授：	莊華益 Hua-Yi Chuang
口試委員:	吳忠霖 John-Ling Wu 唐永新 Yeong-Shin Tarng
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 機械工程系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	60
中文關鍵詞：	倒單擺、數位訊號處理器
外文關鍵詞：	inverted pendulum, DSP
相關次數：	點閱：336 下載：13
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倒單擺系統因為具有非線性，非極小相位等特性，所以很適合於
控制理論的研究與開發。本論文主要是設計一個新型態的倒單擺。其
主要的架構是，將伺服馬達的轉軸固定在擺桿上，當伺服馬達旋轉讓
系統的重心偏移時，所產生的力矩帶動擺桿轉動，呈現一個不穩定的
平衡系統。為了感測系統狀態，在擺桿上加入加速度計，藉由靜態加
速度的換算，推算出擺桿的角度。
本實驗利用DSP2407 實驗版的各種控制模組，來整合倒單擺周邊
元件，並以簡易的模糊控制器來實現倒單擺的平衡動作。

Inverted pendulum system because of nonlinear, non-minimum
phase properties, is suitable for control of the research and
development. This discourse is to design a new kind of inverted
pendulum. The main structure is that the servo shaft fixed in
the pendulum rod, when the servo rotating system so that the
weight shift, the torque generated by the pendulum-driven
rotation, and let it become an unstable balance system. To
sensing system status, the pendulum rod used accelerometers.
Use of static acceleration calculated angle.
This study used an experimental version of the DSP2407
control modules, to integrate the inverted pendulum peripheral
components, and simple fuzzy controller to achieve the balance
between inverted pendulum action.

中文摘要 ...............................................I
英文摘要 ..............................................II
誌謝 .................................................III
目錄 ................................................. IV
圖表目錄...............................................VI
第一章 緒論 ........................................... 1
1.1 研究動機背景 .......................................1
1.2 系統硬體配置 .......................................2
第二章 數位訊號處理器DSP2407 ...........................3
2.1 簡介................................................3
2.2 記憶體結構介紹 .....................................7
2.3 中斷介紹............................................8
2.4 事件處理器（EV 模組................................15
2.4.1 一般功能計時器...................................17
2.5 ADC 轉換...........................................23
2.5.1 自動轉換排程器...................................24
2.5.2 ADC 時脈預除器...................................28
第三章 伺服馬達倒單擺機構 .............................29
3.1 DC 伺服馬達 .......................................30
3.2 加速計.............................................32
3.2.1 利用加速計求得角度...............................34
3.3 數位濾波器介紹 ....................................38
3.3.1 FIR 數位濾波器簡介...............................38
3.3.2 線性相位FIR 特性.................................40
3.3.3 窗形函數設計.....................................40
第四章 模糊控制器 .....................................42
4.1 定義變數 ..........................................43
4.2 模糊化 ............................................44
4.3 模糊規則庫 ........................................45
4.4 模糊推論引擎 ......................................46
4.5 解模糊化機構.......................................46
第五章 實驗結果與分析 .................................48
5.1 控制器設計 ........................................49
5.2 實驗結果 ..........................................53
第六章 結論與未來發展 .................................56
6.1 結論 ..............................................56
6.2 未來改進方向 ......................................56
參考文獻 ..............................................58
作者簡介 ..............................................60

                                

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