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研究生： 陳世偉
Shih-Wei Chen
論文名稱： 雙輸入雙輸出模糊控制於泵浦控制之研究
指導教授： 莊漢東
Han-tung Chuang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 102
中文關鍵詞： 泵浦 、流體機械 、模糊控制 、雙輸入雙輸出系統
外文關鍵詞： fuzzy control, MIMO, pump
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    • 本研究探討模糊控制在泵浦流體機械系統之變頻運轉控制，針對變頻泵浦流體系統的雙輸入雙輸出系統特性，發展適當之解耦合模糊控制架構，以設計更完善的控制器，提供更有效的控制方法。
    本研究首先應用類神經網路的系統鑑別功能，藉由實驗數據建立泵浦系統輸入與輸出關係的理論模型，以解析系統的操作特性，並藉以發展與驗證模糊控制策略的可行性。在實際系統的控制實行上，採用變頻器驅動泵浦的變速控制方式，並配合改變流量控制閥開啟的大小，進一步的探討控制方法的實用性能。結果顯示，經由額外加入解耦合的模糊控制方法所設計的控制器，因為考慮變數之間耦合所帶來的交互影響，對於雙輸入/輸出之恆壓控制以及穩流控制，有不錯的效果。
    結合所發展之控制方法，本研究並完成具有交談式的控制介面，能自動控制並擷取揚程、流量、輸入功率等試驗數據、快速準確分析泵浦操作性能的自動量測系統。

    論文摘要 ............................................... I 誌謝 ................................................... II 目錄 ................................................... III 圖索引 ................................................. VII 表索引 ................................................. XI 第一章 緒論 1 1.1 前言 ............................................... 1 1.2 泵浦的介紹 ......................................... 2 1.3 研究方法 ........................................... 6 1.4 文獻回顧 ........................................... 7 1.5 論文架構 ........................................... 10 第二章 模糊控制理論及控制器設計 11 2.1 模糊控制理論簡介 ................................... 11 2.2 多輸入輸出變數模糊控制器 ........................... 15 2.2.1 模糊控制決策分析 ................................. 17 2.2.2 傳統模糊控制器 ................................... 22 2.2.3 傳統模糊解耦合補償控制器 ......................... 24 2.2.4 改良模糊控制器 ................................... 26 2.2.5 改良模糊解耦合補償控制器 ......................... 29 第三章 類神經網路及系統分析 31 3.1 類神經網路簡介 ..................................... 31 3.2 訓練資料擷取與分析 ................................. 35 3.3 泵浦系統鑑別 ....................................... 38 3.3.1 類神經網路架構 ................................... 38 3.3.2 理論模型之誤差評估 ............................... 40 第四章 系統模擬 43 4.1模擬控制策略探討 .................................... 43 4.2 模擬與實際控制之分析 ............................... 47 4.3 心得總結 ........................................... 50 第五章 泵浦系統及實驗結果與分析 51 5.1 泵浦系統 ........................................... 51 5.1.1硬體架構 .......................................... 51 5.1.2 軟體架構 ......................................... 53 5.1.3 流量控制閥的介紹 ................................. 54 5.1.3.1 流量控制閥的非線性特性 ......................... 55 5.1.3.2 流量控制閥的反應時間 ........................... 57 5.2 各控制器的參數設定 ................................. 59 5.2.1 比例控制器 ....................................... 59 5.2.2 比例微分控制器 ................................... 60 5.2.3 傳統模糊控制器 ................................... 61 5.2.4 傳統模糊解耦合補償控制器 ......................... 62 5.2.5 改良模糊控制器 ................................... 63 5.2.6 改良模糊解耦合補償控制器 ......................... 64 5.3 系統條件 ........................................... 65 5.4 實驗結果 ........................................... 65 5.4.1 系統響應的比較 ................................... 66 5.4.2 任意輸入目標揚程及目標流量的系統響應比較 ......... 69 5.4.3 固定目標揚程的系統響應比較 ....................... 74 5.4.4 固定目標流量的系統響應比較 ....................... 79 5.4.5 變動負載控制 ..................................... 84 第六章 結論與未來展望 86 6.1 總結 ............................................... 86 6.2 未來與展望 ......................................... 87 參考文獻 ............................................... 89 附錄A 訓練資料 ......................................... 92 附錄B 軟體介面簡介 ..................................... 97

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