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研究生： 黃峻蔚
Chun-Wei Huang
論文名稱： 最小平方辨識法應用於引擎轉速模擬器設計
The Design of Engine Speed SimulatorUsing Least Square Identification Algorithm
指導教授： 徐國鎧
Kuo-Kai Shyu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系在職專班
Executive Master of Electrical Engineering
論文出版年： 2015
畢業學年度： 103
語文別： 中文
論文頁數： 124
中文關鍵詞： 系統辨識 、最小平方辨識法
外文關鍵詞： System identification, Least Square Identification Algorithm
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    • 本研究係設計能符合引擎控制器閉迴路測試用途的引擎轉速模擬器，期能有效縮短引擎控制器軟硬體開發維護期程及降低測試人力、油及電等資源成本。
    本研究依系統辨識理論循序發展，先以實驗量測燃油閥電壓命令及引擎轉速數據，再運用最小平方辨識法辨識出引擎系統數學模式，然後以 程式語言建立數位引擎轉速模擬系統並進行驗證，最後，使用 公司生產的 實驗板搭配 數位訊號控制器實現引擎轉速模擬器。
    本研究所設計的引擎轉速模擬器經與控制器閉迴路驗證結果，符合引擎控制器軟硬體開發維護所需之測試用途。未來如有功能需調整精進，可參照本論文功能方塊圖及程式流程圖修訂。
    關鍵字：系統辨識、最小平方辨識法

    The thesis is to design an Engine Speed Simulator for the closed-loop testing of the engine controller in order to shorten the time spent for software and hardware development and maintenance of engine controller and reduce the costs of oil, electricity and human resource spent for engine controller test.
    This research is developed sequentially according to the system identification method. First, the data of fuel valve voltage command and engine speed was measured through experiment. Second, the engine system mathematical model was identified by using Least Square Identification Algorithm. Third, based on the model, a digital engine speed simulator and verification system was developed by using Matlab programming language. In the end, we implement an Engine Speed Simulator by using MPLAB C30 target board with dsPIC30F4011 MCU which was produced by Microchip.
    The Engine Speed Simulator, designed by this thesis, was verified through the closed-loop testing with an engine controller. The experiment result shows that the Engine Speed Simulator meet the requirement of engine controller test for software and hardware development and maintenance. If any improvement of this research is required in the future, the functional block diagrams and program flow charts of this paper will be helpful.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 xii 符號說明 xiii 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 文獻探討 4 1-3 內容大綱 5 第二章 系統辨識內容與方法 7 2-1 系統辨識的定義及原理 7 2-1-1 系統辨識的定義 7 2-1-2 系統辨識的原理 8 2-2 系統辨識的內容與步驟 10 2-3 系統辨識的方案和方法 14 2-3-1 系統辨識的方案 14 2-3-2 系統辨識的方法 16 第三章 最小平方辨識法 18 3-1 最小平方辨識法原理 19 3-2 步階響應測試法優化最小平方辨識法原理 25 第四章 引擎轉速系統辨識與數位模擬驗證 31 4-1 實驗規劃與結果分析 32 4-1-1 引擎系統測試場景介紹 32 4-1-2 引擎轉速系統辨識目的 32 4-1-3 實驗場景與程序規劃 33 4-1-4 實驗結果分析與處理 37 4-2 引擎轉速模擬器辨識、建模與驗證工具設計 38 4-2-1 Matlab程式語言設計最小平方辨識法工具 38 4-2-2 Matlab程式語言設計數位建模與驗證工具 39 4-3 引擎轉速模擬器辨識、數位建模與驗證(一) 40 4-3-1 引擎轉速模擬器上升階段數位建模與驗證 40 4-3-2 引擎轉速模擬器下降階段數位建模與驗證 48 4-3-3 引擎轉速模擬器數位建模與驗證 56 4-4 引擎轉速模擬器辨識、數位建模與驗證(二) 60 4-4-1 引擎轉速模擬器上升階段數位建模與驗證 60 4-4-2 引擎轉速模擬器下降階段數位建模與驗證 68 4-4-3 引擎轉速模擬器數位建模與驗證 76 4-4-4 優化比較引擎轉速模擬器數位建模與驗證 80 第五章 引擎轉速模擬器設計與驗證 83 5-1 引擎轉速模擬器設計 83 5-1-1 類比對數位轉換功能設計 86 5-1-2 引擎轉速模擬器轉移函數功能設計 87 5-1-3 轉速對頻率轉換功能設計 87 5-1-4 PWM訊號產生功能設計 87 5-1-5 液晶顯示器功能設計 89 5-1-6 引擎轉速模擬器成品 90 5-2 引擎轉速模擬器開迴路驗證 91 5-3 引擎轉速模擬器實體迴路驗證 98 第六章 結論與未來展望 101 參考文獻 102

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