直流电动机转速控制研究-亚东技术学院.PDF

亞 東 學 報 第 3 0 期 2010 年 12 月 頁 137~142 亞 東 技 術 學 院 直流電動機轉速控制研究 * ** *** 盧光亞 郭有順 李冠宗 摘要 研發適合的非線性系統控制理論，應用在直流電動 本文針對直流電動機轉速控制，利用直接消除 機的轉速控制。 法設計回授控制器。將直流電動機的不確定性視為 直接消除法(direct cancellation)[1]是設計一個 一個未知函數並假設其足夠平滑。狀態變數假設為 狀態回授控制器，使其可刪除或抵消系統的非線 可量測的。藉由引入一函數估測器，估測出直流電 性 ，同時還可以加入適當的穩定的參考模式 動機未知的不確定性，再進行回授控制器設計。最 (reference model)當作新的線性系統的誤差動態方 後可由電腦模擬的結果，印證控制器的有效性。 程式。最後將非線性系統轉變成線性系統。這技術 看起來似乎是很簡單，很好用，但其運用的前提是 關鍵詞：轉速控制、直接消除法控制。 假設受控系統的非線性動態模式是已知。實際上， 非線性系統的未模式化動態(unmodelled dynamics) 壹、前言 與不確定參數(uncertain parameters)[2]之數學模式 在設計直流電動機控制器時，通常須根據直流 是未知的，同時加上干擾與雜訊問題，都會使得直 電動機之輸入與輸出特性，建立系統動態模式 接消除法在實務上的應用有著層層的限制。 (dynamic model) 。如此，可方便從事分析系統及控 本文為解決上述控制技術之層層限制，使控制 制器設計。理論上，越精確描述直流電動機的動態 器可適用的範圍更為擴大，故針對非線性系統其參 模式，將越有利於控制器設計。然而實際上，想精 數是未知的情況進行研究。 確描述直流電動機動態模式，並不容易。有些動態 要使回授控制器能正確的刪除系統的非線性 特性並不能以簡單的數學模式來表示，例如機械零 項是一件不容易的工作 ，利用有限項的正交級數 件之間的摩擦或電子電路參數飄移等等的問題。故 (orthogonal function)設計出線上的系統參數估測器 在建立直流電動機動態模式時常作一些合理的假 [3] ，隨時估測出非線性系統參數，如此一來，控 設以簡化數學，例如，將高階系統簡化為低階系統 制器的參數便能伴隨調整，進而可以正確的刪除系 (model reduction) 、將非線性系統簡化為線性系統 統的非線性項。類似的控制技術出現在許多的智慧 等。之後便可根據線性控制理論，進行系統分析及 型控制，如類神經網路(artificial neural network) 、 控制器設計。但最後，屬於非線性直流電動機，卻 模糊理論(fuzzy theory) 和可變結構