Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/88718
標題: 利用伺服馬達慣量估測進行控制器性能改善
Control Performance Improvement for Servo Motor Using Inertia Identification
作者: 徐暐傑
Wei-Chieh Hsu
指導教授: 楊士進
Shih-Chin Yang
關鍵字: 自適應控制,擾動解耦,慣量估測,擾動估測,
Adaptive control,Disturbance decoupling,Inertia estimation,Disturbance estimation,
出版年 : 2023
學位: 碩士
摘要: 本論文針對應用編碼器角度感測器進行永磁馬達磁場導向速度控制以及擾動解耦控制策略,提出系統轉動慣量的在線估測方法,其應用是在工業控制器或是工廠自動搬運車中,確保能將精確的慣量用作速度控制器的設計以及進行系統負載轉矩的準確估測,以改善速度控制的動態響應。
本論文提出的在線慣量估測架構整合無跡卡爾曼濾波器(Unscented Kalman Filter-UKF)與變遺忘因子最小遞歸二乘法(Variable Forgetting Factor Recursive Least Square-VFFRLS),先透過UKF對馬達的轉速以及負載轉矩進行估測,估測的轉速以及負載轉矩將用於VFFRLS的算法當中進行慣量的估測,能有效解決RLS算法容易受到輸入訊號雜訊干擾的問題。此外,估測的慣量會代回UKF的馬達模型中,藉此降低UKF模型中慣量的誤差,以得到準確的狀態估測結果。
最後本論文針對一顆470W用於自動搬運車應用的永磁馬達進行實驗測試,根據實驗結果,整體慣量估測的誤差與實際慣量相比能被限縮在2%以內,而在0到100%額定轉速的梯形波速度命令下,自適應控制下的響應上升時間為550ms、安定時間為890ms,與傳統固定增益的速度控制器比較,暫態上升時間減少5.6%、安定時間減少11.4%,能有效改善速度控制的動態響應性能。
This thesis proposes an online inertia estimation method specifically tailored to the application of encoder angle sensors for magnetic field-oriented velocity control and disturbance decoupling strategy in permanent magnet motors. The application of this method is intended for industrial controllers or factory automated guided vehicles(AGV), aiming to ensure precise estimated inertia are used for speed controller design and accurate estimation of load torque. This, in turn, improves the dynamic response of the velocity control.
The online inertia estimation framework presented in this thesis integrates the Unscented Kalman Filter (UKF) and the Variable Forgetting Factor Recursive Least Square (VFFRLS) algorithms. The UKF is employed to estimate the motor's speed and load torque, and the estimated speed and load torque are then used in the VFFRLS algorithm to perform inertia estimation, effectively addressing the issue of RLS algorithm susceptibility to input signal noise interference. Furthermore, the estimated inertia is fed back into the UKF motor model to reduce the inertia estimation errors, resulting in more accurate state estimation outcomes.
Finally, a 470W motor used in AGV applications is tested. According to the experimental results, the overall inertia estimation error can be constrained within 2%. Under a trapezoidal speed command ranging from 0% to 100% of the rated speed. The rising time under adaptive control is 550ms, and the settling time is 890ms, When compared to the conventional fixed-gain speed controller, the transient rising time is reduced by 5.6% and the settling time is reduced by 11.4%. These findings suggest that our proposed method can effectively optimize the dynamic response performance of speed control.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/88718
DOI: 10.6342/NTU202303110
全文授權: 未授權
顯示於系所單位:機械工程學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-111-2.pdf
  未授權公開取用
6.98 MBAdobe PDF
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved