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研究生: 蘇于淵
Yu-yuan Su
論文名稱: 龍門平台之定位控制
Position control of a gantry stage
指導教授: 楊宗銘
Chung-Ming Young
口試委員: 劉添華
Tian-Hua Liu
莊子賢
Zi-xian Zhuang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 龍門架構線性馬達平台數位信號處理器根軌跡法
外文關鍵詞: gantry-type linear motor stage, digital signal processor, root-locus method
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  • 本文旨在製作一龍門線性馬達平台之定位控制系統,其由兩平行之線性馬達構成的龍門平台、馬達驅動器、單晶片數位訊號處理器所組成。雙平行線性馬達以兩個數位訊號處理器TMS320LF2407A為運動系統之控制核心。雙線性馬達相同的伺服迴路皆由電流迴圈、速度迴圈及位置迴圈組成,利用根軌跡法設計控制器之控制參數。對於本文提出之單一線性馬達數學模式由Matlab/Simulink模擬,以評估其系統之效能。實作上首先對單一馬達作伺服驅動,在電流、速度迴路及位置迴路分別加入積分比例控制器,加快系統響應速度,提升單一線性馬達平台定位精度。最後同時驅動雙軸馬達系統,觀察雙軸之間運動所造成之同動誤差,再由實驗的結果證實提出之系統架構確具可行性。


    The purpose of this thesis is to build a position control system of a gantry-type linear motor stage that consists of two parallel linear motors, two motor drivers and two digital signal processors. The two servo controller, based on TMS320LF2407A digital signal processors, are used to deal with the motion control process. The servo controllers is comprised of current, velocity, and position loops with parameters determined by root-locus method. For evaluating system performance, the mathematical model of this proposed system is derived and simulated by Matlab/Simulink. Each loop in the servo controllers has independent proportional-integral compensator to ensure the accuracy of the system. For the dual parallel linear motor system, the synchronized position error between the two linear motors is observed and the experimental results are obtained to show the validity of the proposed system.

    摘要I ABSTRACTII 誌謝III 目錄IV 符號索引VII 圖索引X 表索引XIV 第一章 緒論1 1.1 研究動機1 1.2 系統描述與研究方法2 1.3 內容大綱3 第二章線性永磁式同步馬達5 2.1線性馬達的基本架構5 2.2 線性永磁式同步馬達的結構動作原理7 2.3 線性永磁式同步馬達之數學模式9 2.3.1 電壓方程式9 2.3.2 電磁推力方程式13 第三章線性永磁式同步馬達傳統PI控制器設計15 3.1 線性永磁式同步馬達之電流控制器設計15 3.2 線性永磁式同步馬達之速度控制器設計23 3.3 線性永磁式同步馬達之位置控制器設計28 第四章硬體架構與軟體規劃33 4.1系統介紹33 4.2硬體架構35 4.2.1 數位信號處理器35 4.2.2 運動控制器37 4.2.3 功率級板38 4.2.4光學尺40 4.2.5 差動電路41 4.3 軟體規劃42 4.3.1 整數運算的實現42 4.3.2 電流回授程式設計44 4.3.3 數位控制器的實現推導45 4.3.4 正、餘弦函數47 4.3.5 程式流程47 第五章 模擬與實作結果54 第六章 結論與建議69 6.1 結論69 6.2 建議69 參考文獻71 附錄A74

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