利用數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	戴宇龍 Yu-Lung Tai
論文名稱：	利用數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統 The DSP-based fuzzy sliding mode control in a seesaw system
指導教授：	鍾鴻源 Hung-Yuan Chung
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 Department of Electrical Engineering
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	68
中文關鍵詞：	超取樣、數位信號處理器、模糊控制
外文關鍵詞：	fuzzy control, oversampling, digital signal processing
相關次數：	點閱：8 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本論文利用TMS320LF2407A數位信號處理器實現模糊滑動模式控制於倒三角體系統。這裡所用的模糊滑動模式控制最大的特性是可以把系統的狀態利用滑動模式控制的觀念化簡成一個模糊變數，大大的減少了模糊規則的數量，適合應用在高階非線性系統的控制。數位信號處理器具有低成本、高運算性能，已經非常廣泛的應用在工業界，日常生活中。因此我們利用德州儀器專為控制應用設計的數位信號處理器當作控制器達到即時控制的目的。在實際應用上，我們還使用了超取樣的技術。利用超取樣這個方法，可以減少量化誤差，改善訊號雜訊比。也就是增加了類比數位轉換器的解析度，提升控制系統的準確度。

In this paper, an artificial fuzzy sliding mode control is implemented on the Texas Instruments TMS320LF2407A digital signal processor (DSP) for control the seesaw system. The feature of the fuzzy sliding mode control is that it only needs a single fuzzy input. The advantage of the approach is that the total number of rules has been greatly reduced comparing with the conventional fuzzy control. It was suitable for high order and nonlinear system of control system. Due to the fact that DSP owns the advantage of low-cost and high calculation performance, it has been widely applied in industry and our life. So we used the DSP to control the seesaw system to achieve the real time control goal. For practical application, an oversampling method is employed. This technique can increase the resolution of the original ADC and can enhance the accuracy of a control system by reducing the quantization error while improving the signal-noise ratio (SNR) .

目 錄
頁次
中文摘要
英文摘要
目    錄                                           I
圖 目 錄                                           III
表 目 錄                                           V
第一章	緒論                                      1
1.1 研究背景與動機                                 1
1.2 論文架構                                       2
第二章	模糊滑動模式控制                          3
2.1前言                                                3
2.2模糊控制簡介                                        3
2.2.1模糊集合                                         4
2.2.2歸屬函數                                         5
2.2.3模糊關係                                         6
2.2.4模糊推論                                         6
2.2.5模糊控制                                         7
2.3可變結構控制理論簡介                              11
2.3.1滑動模式                                        11
2.3.2滑動模式控制器的設計                            13
2.4模糊滑動模式控制設計                                17
第三章 數位信號處理器TMS320LF2407A                   19
3.1前言                                                19
3.2 DSP TMS320LF2407A簡介                               19
3.2.1類比數位轉換模組                                 21
3.2.2計時器模組                                       22
3.3軟體發展環境                                        25
第四章 超取樣(Oversampling)                            26
4.1前言                                                26
4.2超取樣理論說明                                      26
4.2超取樣實驗                                          31
第五章 實驗結果與討論                                  35
5.1實驗硬體設備介紹                                    35
5.1.1倒三角體系統                                    35
5.1.2控制器                                           37
5.1.3位置及角度的感測器電路                          38
5.1.4馬達驅動電路                                    38
5.2系統狀態變數                                       40
5.3結果與討論                                         41
第六章 結論與建議                                52
6.1結論                                                52
6.2 建議                                               52
參考文獻                                         53
附錄	55
圖  目  錄
頁次
圖2-1  三角形歸屬函數                                    6
圖2-2  模糊邏輯控制系統方塊圖                            7
圖2-3  模糊推論工廠                                      9
圖2-4  模糊推論工廠過程示意圖                           10
圖2-5  滑動模式之產生                                   11
圖2-6  滑動條件示意圖                                   13
圖2-7  符號函數圖形                                     15
圖2-8  飽和函數圖形                                     16
圖 2-9  tanh(S)函數圖形                                   17
圖2-10 模糊滑動模式控制系統架構方塊圖                    19
圖 2-11 前件部的歸屬函數                                 19
圖 2-12 後件部的歸屬函數                                 19
圖3-1  數位信號處理器裝置圖                             21
圖3-2  類比數位轉換器方塊圖                             22
圖3-3  計時器方塊圖                                     23
圖3-4  計時器連續上數時序圖                             24
圖3-5  GP計時器控制暫存器A                            25
圖3-6  計時器1控制暫存器                               25
圖3-7  Code Composer Studio 程式設計環境                 26
圖4-1  類比數位轉換時量化過程                           27
圖4-2  量化誤差以及其機率密度函數                       28
圖4-3  量化誤差的功率頻譜密度                           30
圖4-4  超取樣後量化誤差的功率頻譜密度                   30
圖4-5  超取樣實現方塊圖                                 32
圖4-6  超取樣實驗1結果                                 32
圖4-7  超取樣實驗2結果                                 33
圖4-8  數位濾波器的輸出                                 34
圖5-1  倒三角體系統前置圖                               35
圖5-2  倒三角體系統俯示圖                               36
圖5-3  倒三角體實際的外觀                               36
圖5-4  TMS320LF2407A EVM                             37
圖5-5  位置及角度的感測器電路                           38
圖5-6  馬達驅動電路                                     39
圖5-7  控制訊號流程圖                                   39
圖5-8  倒三角體系統座標圖                               40
圖5-9  實驗系統流程圖                                   41
圖5-10  實驗1的響應圖                                   43
圖5-11  實驗2的響應圖                                   45
圖5-12  實驗3的響應圖                                   47
圖5-13  實驗4的響應圖                                   49
圖5-14  PC實現模糊滑動模式控制響應圖                   51
表  目  錄
頁次
表2-1 一個輸入模糊邏輯控制器的模糊規則庫                17
表2-2 模糊滑動模式控制器的模糊規則庫                    18

                                

參考文獻
[1] S. Y. Chen and F. M. Yu and H. Y. Chung, “Decoupled fuzzy controller design with single-input fuzzy logic,” Fuzzy Sets Syst, vol. 129, pp. 335-342, June 2003.
[2] G. C. Hwang and S. C. Lin, “A stability approach to fuzzy control design for nonlinear systems,” Fuzzy Sets Syst., vol. 48, pp. 279–287, June 1992.
[3] Y. R. Hwang and M. Tomizuka, “Fuzzy smoothing algorithms for variable structure systems,” IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 2, pp. 277–284, Nov. 1994.
[4] J.Y. Hung, W. Gao, J. C. Hung, “Variable Structure Control : A Survey”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 40, no. 1, pp. 2-22, February 1993.
[5] C. C. Kung and S. C. Lin, “Fuzzy controller design: A sliding mode approach,” in Fuzzy Reasoning in Information, Decision, and Control Systems, S. G. Tzafestas and A. N. Venetsanopoulos, Eds. Amsterdam, The Netherlands: Kluwer, 1994, pp. 277–306.
[6] E. Laukonen and S. Yurkovich, “A ball and beam testbed for fuzzy identification and control design,” in Proc. Amer. Contr. Conf., San Francisco, CA, vol. 1, pp. 665–669, June 1993,
[7] Y. F. Li and C. C. Lau, “Development of fuzzy algorithms for servo systems,” IEEE Contr. Syst. Mag., vol. 9, pp. 65–72, Apr. 1989.
[8] M. Mohamadian and E.Nowicki and F. Ashrafzadeh and A. Chu and R. Sachdeva, “A novel neural network controller and its efficient dsp implementation for vector –controlled induction motor drives.”IEEE Trans. Industry Applications, vol.39,pp. 1622-1629,Nov. 2003.
[9] J. E. Meng and B. L. chang and H. N. Khuan and H. L. Moo and Y. N. Shee, ”Real-time implementation of a dynamic fuzzy neural networks controller for a SCARA,” Microprocessors and Microsystems, vol. 26, pp.449-461, Aug 2002.
[10] L.Sun and M .Li and Y. Chu ,”Control system of mobile micro-robot based on DSP,” Electrical Machines and Systems, vol. 2, pp.495-497, Nov. 2003.
[11] F.M. Yu and H.Y. Chung and C.N. Huang ,”The robust stability of seesaw
system with fuzzy logic control,” International Journal of Computer
Applications in Technology, Vol. 0, pp.1-10, 2003.
[12] U. Zolzer, “Digital Audio Signal Processing,” WILEY, 1997.
[13]“Oversampling Techniques using the TMS320C24x Family” SPRA461 Texas
Instruments User’s Guide, pp. 1-16, June 1998.
[14] “TMS320LF2407 DSP Controllers” SPRU357B Texas Instruments User’s
Guide, pp.1-98, Dec. 2001.
[15] 王文俊,認識Fuzzy, 全華科技,2000.
[16] 蘇木春,張孝德,機器學習:類神經網路、模糊系統以及基因演算法則, 全華科
技,2001.
[17] 陳永平,張浚林,可變結構控制設計, 全華科技,2002
[18] 趙春棠,PIC單晶片學習秘笈, 全威,2002
[19] 龔應時,陳建武,徐永松,DSP控制器原理與應用, 滄海,2001
[20] 吳金勇,李隆財,DSP TMS320C240原理與實習應用, 長高電腦,1999

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文