工業伺服驅動系統設計

課程名稱	伺服系統設計(Servo System Design) 【課號：ICN5547】
授課老師	鄒應嶼 (研究室: EE713, 分機: 54337) 【助教：林毓凡】
上課時間	週三：9:00-12:00 (EE715)
開課時程	1996/3 - 1996/6 (研究所選修, 3 學分)
教科書	Y. Y. Tzou, Servo System Design, Course Note, 1994.
	Y. Y. Tzou, Modern Drives for Motion Control, Course Note, 1996.
參考書	Y. Dote, Servo Motor and Motion Control Using DSP, Prentice Hall, 1990.
	G. F. Franklin, J. D. Powell, and M. L. Workman, Digital Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley, 1990.

課程簡介

自動化是未來工業發展的必然趨勢，而伺服驅動系統又是其中的關鍵子系統，伺服驅動系統的設計也就成為自動化工業的關鍵技術。本課程介紹新近發展的馬達驅動系統、運動控制系統、與伺服系統設計技術，強調以DSP為基礎的數位伺服設計，並以直流馬達伺服驅動系統為例說明伺服系統設計的方法與實現技術。

教材以講義與論文導讀為主，課程著重於理論分析與實務應用之結合。課程內容包含伺服系統基本原理、交直流伺服馬達、功率放大器、馬達與驅動器的選用、馬達參數判別、數位伺服設計、新型馬達與驅動器、先進伺服控制與馬達控制技術等。

學期成績以三個作業為主合佔60%，另外包含一個期末專題佔40%。本課程之作業、上課講義與補充教材將公佈於本實驗室之WWW全球資訊網，網路位址 : http://pemclab.cn.nctu.edu.tw，歡迎瀏覽！

課程內容

伺服系統設計基礎
伺服系統的功率放大器
微電腦控制系統
增量運動控制
數位訊號處理器簡介
數位伺服控制器的設計
交流馬達變速控制
同步馬達與伺服驅動控制
磁阻馬達與伺服驅動控制
論文導讀
直流伺服馬達的工作原理與特性分析
伺服馬達與驅動器的規格與選用
微電腦控制伺服驅動系統
數位控制理論基礎與實務
數位控制法則的DSP實現方法
近代控制理論應用於伺服系統設計
變頻器與脈寬調變策略
感應馬達與伺服驅動控制
無轉速器回授轉速控制技術
期末專題

參考附錄

Table of Unit Conversion
Calculation of Moment of Inertia
Rotary Inertia Conversion Table
Torque Conversion Table
Torque-Power-Speed Nomograph
Transfer Functions of Various Servo Networks
Properties of z-Transforms
Table of Laplace and z-Transforms
w-Plane Transfer Functions
1HP DC Servo Motor CN800-10 (Sanyo Denso)
Photo Encoder Decoder HCTL2000 (HP)
DSP TMS 320C5X User's Manual (Texas Instruments)
A/D Converter: AD7870 (Analog Devices)
Four-Channel Sample-and-Hold Amplifier AD684 (Analog Devices)

作業

題號題　　　目出題日繳交日解　答

1 直流伺服驅動器：類比控制器的設計、模擬與分析 96/03/27 96/04/17

2 直流伺服驅動器：類比控制器的數位化 96/04/17 96/05/01

3 直流伺服驅動器：控制器之整數化模擬與分析 96/05/08 96/06/05

4 直流伺服驅動器：DSP數位控制實驗與模擬分析比較

5 直流伺服馬達的參數判別

6 直流驅動器電流控制迴路的分析與設計

7 直流馬達的PSPICE模型與轉速控制模擬

題號	題　　　目	出題日	繳交日
1	直流伺服驅動器：類比控制器的設計、模擬與分析	96/03/27	96/04/17
2	直流伺服驅動器：類比控制器的數位化	96/04/17	96/05/01
3	直流伺服驅動器：控制器之整數化模擬與分析	96/05/08	96/06/05
4	直流伺服驅動器：DSP數位控制實驗與模擬分析比較
5	直流伺服馬達的參數判別
6	直流驅動器電流控制迴路的分析與設計
7	直流馬達的PSPICE模型與轉速控制模擬

論文導讀

C. P. Diduch and R. Doraiswami, "Robust servomechanism controller design for digital implementation," IEEE Trans. on Ind. Electronics, vol. 34, no. 2, pp. 172-179, May 1987.
T. M. Jahns, "Motion control with permanent-magnet ac machines," IEEE Proc., vol. 82, no. 8, pp. 1241-1252, Aug. 1994.
R. D. Lorentz, T. A. Lipo, and D. W. Novotny, "Motion control with induction motors," IEEE Proc., vol. 82, no. 8, pp. 1215-1240, Aug. 1994.

期末專題

項次題　　　目姓　名報　告

1 Auto-Tuning PID Speed Control of a DC Motor with Varying Load Dynamics 林毓凡-01

2 Fuzzy Tuning PID Speed Control of a DC Motor with Varying Load Dynamics 邱友霖-13

3 Design and Simulation of Adaptive Optimal Control (AOC) of a DC Servo Motor 吳　驊-10

4 Mathematical Modeling and Control of a Digital Current Control Loop for a DC Drive 郭天送-03

5 Simulation and Analysis of Digital/Analog PID and IPD Speed Control of a DC Motor 費立平-06

6 Neural-Net Control of a DC Motor for Sinusoial Tracking 黃仁宏-08

7 Sampling Rate Selection of a Multirate Controlled DC Drive

8 TMS 3420C50 Assembly and C Language Realization of PID Control with Anti-Windup Reset 蘇柏瑞-11

9 DSP-Based Variable Structure PI Controller for DC Motor Speed Regulation

10 DSP-Based Self-Tuning Adaptive Control of a DC Motor Drive 林建佑-04

11 DSP-Based Model Reference Adaptive Control of a DC Motor Drive 謝宏明-09

12 Motor Speed Fluctuation Reduction Using Repetitive Control 楊宇助-12

13 Disturbance Torque Observer for High-Performance DC Servo Drives

14 High Resolution Velocity Estimation for Incremental Servo Drives 李佳洪-14

15 A Study of High-Accuracy Position Sensors for Motion Control 胡柏頌-15

16 DSP TMS320C50 Based Digital Control of a DC Motor Drive 劉俊男-07

17 DSP TMS320C50 Based Real-Time Parameter Identification of a DC Motor 黃湘松-05

18 Control System Compensation and Implementation with TMS 320C50

19 Simulation of a Rotating DC Motor Using the Web-Language: Java

20 Sensorless Speed Control of a DC Motor 林栩永-02

註：

期末專題以論文導讀報告為主，包含口頭報告與WWW HTML報告。
請根據主題與建議之參考文獻，搜集資料自行發揮！選擇題目請以e-mail告之，順序以選擇時間為優先權之判斷標準，請儘早選擇！
同學如果已有自己中意的主題且與本課程內容相符，亦可自訂題目，惟必須先徵得本人同意！
題目應於4/15前選定。
題目選定後，系統將建立同學的期末專題home page link，請告之URL。尚未有「個人首頁」的同學，可向學校申請，或向本站的系統管理者王倩瑤小姐(分機:54378)申請一個 WWW File Account。
為了確實掌握期末專題報告的進度，修課同學的 home page 可自行設計上網，建議包含題目、報告人、目錄、摘要、簡介、參考文獻等，其餘部份可陸續改善增加。
口頭報告定於6/12日 09:00 AM於EE612多媒體視聽教室，每人20分鐘。將提供網路連線之液晶投影顯視幕(解析度為640x480)，由課程助教負責安裝測試，報告者可由網路連線直接以製作的期末專題首頁報告。

項次	題　　　目	姓　名
1	Auto-Tuning PID Speed Control of a DC Motor with Varying Load Dynamics	林毓凡-01
2	Fuzzy Tuning PID Speed Control of a DC Motor with Varying Load Dynamics	邱友霖-13
3	Design and Simulation of Adaptive Optimal Control (AOC) of a DC Servo Motor	吳　驊-10
4	Mathematical Modeling and Control of a Digital Current Control Loop for a DC Drive	郭天送-03
5	Simulation and Analysis of Digital/Analog PID and IPD Speed Control of a DC Motor	費立平-06
6	Neural-Net Control of a DC Motor for Sinusoial Tracking	黃仁宏-08
7	Sampling Rate Selection of a Multirate Controlled DC Drive
8	TMS 3420C50 Assembly and C Language Realization of PID Control with Anti-Windup Reset	蘇柏瑞-11
9	DSP-Based Variable Structure PI Controller for DC Motor Speed Regulation
10	DSP-Based Self-Tuning Adaptive Control of a DC Motor Drive	林建佑-04
11	DSP-Based Model Reference Adaptive Control of a DC Motor Drive	謝宏明-09
12	Motor Speed Fluctuation Reduction Using Repetitive Control	楊宇助-12
13	Disturbance Torque Observer for High-Performance DC Servo Drives
14	High Resolution Velocity Estimation for Incremental Servo Drives	李佳洪-14
15	A Study of High-Accuracy Position Sensors for Motion Control	胡柏頌-15
16	DSP TMS320C50 Based Digital Control of a DC Motor Drive	劉俊男-07
17	DSP TMS320C50 Based Real-Time Parameter Identification of a DC Motor	黃湘松-05
18	Control System Compensation and Implementation with TMS 320C50
19	Simulation of a Rotating DC Motor Using the Web-Language: Java
20	Sensorless Speed Control of a DC Motor	林栩永-02

1995年修課成績

學號作業一作業二作業三期末報告學期成績

8112009 B- B B B 84

8112056 B++ B+ B+ B+ 86

8412514 A A+ A+ A+ 93

8412520 B+ B B A- 85

8412529 B B+ B A- 87

8412530 B+ B++ A- A- 87

8412532 B- B+ B+ B 85

8412544 B A- B+ B+ 86

8412547 B++ B+ A- A- 89

8412551 B B B+ A- 87

8412555 B B B B+ 85

8412556 B B A+ A 89

8412559 A- B++ A A 91

8412564 A- A A- A 91

8414583 B+ B++ A+ A 90

優良作業觀摩

〈作業一〉
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學號	作業一	作業二	作業三	期末報告	學期成績
8112009	B-	B	B	B	84
8112056	B++	B+	B+	B+	86
8412514	A	A+	A+	A+	93
8412520	B+	B	B	A-	85
8412529	B	B+	B	A-	87
8412530	B+	B++	A-	A-	87
8412532	B-	B+	B+	B	85
8412544	B	A-	B+	B+	86
8412547	B++	B+	A-	A-	89
8412551	B	B	B+	A-	87
8412555	B	B	B	B+	85
8412556	B	B	A+	A	89
8412559	A-	B++	A	A	91
8412564	A-	A	A-	A	91
8414583	B+	B++	A+	A	90
優良作業觀摩
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