人力驅動式自我平衡獨輪車之控制系統設計與實作

Control system design and implementation of a pedaled, self-balanced unicycle

陳育霆(Yu-Ting Chen)

指導教授 ： 葉廷仁

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2010年)

摘要

本論文欲建構一具車輪倒單擺系統（Wheel pendulum system）之輕型個人載具，以輪內式無刷直流馬達提供平衡力矩、以人的腳踏力矩作為主要前進之動力。在平衡系統中，由於馬達將頻繁地在正反電流區間做切換；我們在正、反轉加速與減速回充四個象限中，提出了一套平滑且有效率的操作切換方式，將煞車電能回收並提供平滑的正反向力矩控制。在控制系統的設計上，感測器的頻寬在此系統中扮演相當重要的地位，研究中發現量測角度的傾斜計（Tilt sensor）頻寬不足的現象；為了提高感測器的頻寬，我們將陀螺儀（Gyroscope）與傾斜計（Tilt sensor）以訊號處理的方式，合成一虛擬絕對角度感測器。為了使控制器達到良好的性能，本論文將以推導的理論模型為輔，進行系統鑑別以得到真實的系統動態；最後以鑑別後的模型設計LQR線性控制器，透過Labview Compact Rio與Microchip dspc30f4011實現控制器與驅動電路。

關鍵字

平衡與驅動控制 ； 無刷直流馬達 ； 馬達驅動器 ； 獨輪電動腳踏車

並列摘要

無資料

並列關鍵字

balancing and drive control ； brushless DC motor ； motor driver ； uni-wheel electrical bike

參考文獻

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