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作者:羅永昌、陳威憲、陳譽元高效率三相外轉子式變頻感應馬達吊扇驅動器

感應馬達由於價格便宜、耐溫、堅固、不需要使用電刷與換相片，易於維護，極適合於家電產品應用。在本文內我們提出具有功率因數修正（PFC）的感應馬達吊扇驅動器，以V/F（電壓-頻率比）控制馬達轉速。首先以dsPIC30F3010作為控制核心，應用正弦脈寬調變技術開發高功因高效率變頻三相外轉式吊扇感應馬達驅動器。其中，在輸入電源端加入PFC以確保單位功因操作，避免對電源造成電力污染。同時設計射頻（RF）無線遙控速度控制方式，以方便使用者操控吊扇。最後經由模擬與實驗，驗證本論文所提方法之可行性。

作者:林志鴻、翁瑋竣同步磁阻馬達驅動系統之積分型步階回歸遞迴式類神經網路控制

本文敍述以發展積分型步階回歸遞廻式類神經網路控制同步磁阻馬達驅動系統以提升驅動系統的強健性。首先研製一由電流控制的脈寬調變電壓型反流器、磁場導向機構及保護電路所組成之磁場導向的同步磁阻馬達驅動系統，其次推導出磁場導向控制同步磁阻馬達的動態模型，然後提出積分型步階回歸控制系統。由於在同步磁阻馬達伺服驅動系統中，存在未知模式及不確定量，因此利用遞廻式類神經網路來估測系統總集不確定量。最後以控制電腦藉由介面卡之方式來實現積分型步階回歸遞廻式類神經網路控制同步磁阻馬達伺服驅動系統之轉子位置，並由實測結果加以驗證。

作者:劉添華、陳瑞霖、曾紹凱預測型控制器應用於無轉軸偵測元件驅動系統設計

本文旨在探討內藏式永磁同步電動機的無轉軸角度偵測元件的定位控制。文中，利用高頻信號注入d-軸，然後經由帶通濾波器擷取d-、q-軸高頻電流信號，藉以產生同步量化誤差角度，並補償互感及自感的影響，有效地提高轉軸角度估測的精度。文中進一步探討預測型控制器應用在此無轉軸角度偵測元件的定位控制，以提升系統的暫態響應、加載響應及追蹤響應，改善無轉軸角度偵測元件的定位控制系統的性能。

本文設計相關的硬體及介面電路，並配合數位信號處理器TMS320F2812作為控制核心，以實現轉軸角度估測及控制法則。

作者:陳正岳、林育賢、廖聰明具電網至車輛及車輛至家庭操作能力之電動車永磁同步馬達驅動系統

本文旨在探討開發一電動車無位置感測永磁同步馬達驅動系統，其兼具電網至車輛及車輛至家庭操作功能，所建馬達驅動系統之電力電路由一單臂雙向前級直流-直流轉換器及一變頻器組成。前者可將蓄電池電壓提升後進行放電，亦可用來接受市電或回收馬達之再生煞車能量對蓄電池回充電能。於路行馬達驅動模式下，妥善設計之標準及無位置感測永磁同步馬達驅動系統具有良好之操作性能，含啟動、加減速、動態及再生煞車等特性。此外，提升之直流鏈電壓、換相移位和弱磁等策略可進一步提升其於高速下之性能。閒置狀態下，所開發驅動系統之電力電路可重新安排以執行電網至車輛及車輛至家庭之電能傳送操作。

作者:杜彥頤、劉楊倫、潘俊良小型終端效應器控制系統之研製

本文主要介紹一新型態之小型終端效應器之控制架構。為了有效減少終端效應器之體積與重量，採用線驅動控制方式將致動器與轉軸分離。然而，採用線驅動之方式使得各軸之間產生連動干擾之問題，造成各軸運動之準確性大為降低。吾人提出一預測模型方法可有效預測並解決此干擾問題。最後，並以一兩軸線驅動小型終端效應器為載具，驗證此方法之有效性。

作者:紀佃昀次世代產業機械手臂彈性開放式控制介面

隨著人工成本成長，產業機器人的需求不斷地提高，許多機械手臂製造商不斷蓬勃而生，但操作產業機器人並不像傳統移動式運動平台那樣簡單，使用者可能需要一些程式語言的編寫基礎，並且對六自由度的空間轉換有一定的概念，才能夠使用手臂進行複雜的運動操作，因此，一個易於操作且友善理解的控制介面將是非常重要的課題，基於工研院多年來開發產業機器人的經驗累積，本文將介紹其產業機器人之控制介面。

作者:蔡明發、李迪章、曾仲熙、陳譽元、林正軒、彭文陽軸向磁通永磁馬達之模型建構與向量控制設計

近幾年來，軸向磁通永磁馬達（Axial-Flux Permanent Magnet Motor, AFPM）因具有高效率、緊密結構與高轉矩密度等特性，吸引著工業界的注目，並已廣泛應用在電動車與飛輪儲能等系統上。在這些應用中，需要馬達平穩的運轉，以避免震動與噪音干擾，因此，精確的馬達模型與其控制器設計，使其性能優化是非常重要的。本文建立一個軸向磁通永磁馬達之模型並設計其向量控制器，首先推導此軸向磁通永磁馬達在三相靜止座標之數學模型，其中電磁轉矩方程式具有頓轉矩漣波，再利用PSIM模擬軟體所具備的電路元件、數學運算與轉移函數等功能來建構與驗證此模型，此模型具有三相電壓輸入端與負載轉矩輸入端，可以很方便直接地將此模型方塊連接到整體馬達驅動器的PWM變頻器；並做負載轉矩與馬達參數不準度和變化等整體馬達驅動器性能的評估與模擬，轉矩響應模擬結果並與利用ANSYS Maxwell有限元素分析法之結果做比較，以驗證其正確性。之後，進一步推導在同步旋轉座標之d-q軸模型，依此軸模型設計以轉子磁場為導向的向量控制器，包含PI解耦電流控制器與二自由度轉速控制器，模擬結果顯示所設計的控制器對轉速命令與負載轉矩的瞬間加入皆有理想的轉速響應，並且馬達轉動慣量參數在 60 %的不準度時，仍有穩定的轉速響應，但在低轉速時可看出轉速響應上有明顯的漣波，是頓轉矩所造成，有待進一步設計更高階的控制器來消除此頓轉矩漣波效應。

作者:黃信行、黃淑芳、李文鴻、邱燕玉、林沛德、吳駿逸工件取放裝置協同作業應用研究–以小提琴機器人為例

六軸機器手臂不僅適用於擔任工件的取放裝置，更可應用於複雜的軌跡運動控制。尤其是近年來自動化系統需求逐漸增加，如何讓六軸機器手臂順利地與其他機械設備進行協同作業，已成為重要的研究主題。本研究目的在於整合六軸機器手臂與外部控制裝置，以研發適用於自動化生產的多工實時協同作業系統。為了達成目標，本研究特別採用工研院製作的六軸機器手臂（Industrial Technology Research Institute Robot），並運用於發展擬人形的小提琴機器人。本機器人以ITRI Robot執行揮弓的動作，另採用多軸且固定式的按弦裝置，以控制音階的變化。研究的方法首先要瞭解ITRI Robot的功能及使用方法，進而針對ITRI Robot與其他系統的協同作業進行設計。為了增加ITRI Robot操控的彈性，本研究發展出一套外部控制的模式，可以利用通訊方法讓外部電腦與ITRI Robot連接，達成多工且同步控制的任務。本研究已成功地運用ITRI Robot演奏小提琴，並可以順暢的演奏許多知名樂曲。

作者:黃煒翔開放式控制平台於輕金屬加工的開發與應用

由於現在市場上的自動控制專案大部分以PLC+人機或者PC+軸卡的方式來做處理，而開放式控制平台是基於CNC控制器的架構加上了開放式人機，因此可以更靈活的運用在自動化控制上及使用傳統ＣNC控制器的產業想轉型為觸控式人機或專屬介面的需求。

本文將介紹在輕金屬加工產業的開發應用上，妥善的利用核心資源加上開放式人機所做的應用，並對其做相關的介紹。

作者:曾賢正智慧型運動控制平台－MECHATROLINK-III主站控制器開發

MECHATROLINK-III是一種可透過一台控制器與多種從屬設備進行數據交換的開放式現場網路，市場上已有眾多與其相容的設備販售，使用者可以靈活地從中選擇進行系統建構。

本文將介紹MECHATROLINK-III串列式伺服運動控制技術，同時也將介紹工研院機械所開發之新一代智慧型運動控制平台（Intelligent Motion control Platform, IMP） ─ IMP-2。IMP-2可經由通用型伺服匯流排（General Servo Bus, GSB）透過子板擴充實現MECHATROLINK-III C1主站端控制器。

作者:蔡孟勳、羅任添、粘濠偉、李建毅工業用串列通訊介紹-以EtherCAT協定為例

本文首先介紹常用之工業通訊協定並比較各種協定之性能，然後針對EtherCAT通訊進行詳細的介紹，其中包括整體架構、協定及各個功能模組的說明。透過整合DSP 28335與EtherCAT ET1100網路晶片，我們成功開發了具EtherCAT網路通訊之馬達驅動系統，並透過實驗驗證此驅動器系統能達到多軸馬達同步控制之目的。最後，為了驗證所開發的主站程式能夠應用於商用驅動器，我們介紹CANopen over EtherCAT（CoE）的概念，並以此概念撰寫主站通訊程式以成功地與具有EtherCAT模組的Yaskawa Σ-Ⅴ驅動器進行連線控制。

作者:蔡明發、曾仲熙、陳俊漢、楊竣翔同步磁阻馬達之單位電流最大轉矩控制器設計

同步磁阻馬達是一種同步機，比感應馬達有較高的能源轉換效率，它的轉子不像一般的永磁同步馬達安裝磁鐵，故不會有馬達因經年累月運轉造成轉子磁鐵磁性減弱的問題，它的轉子材料是如矽鋼片的導磁材料，藉由轉子凸極現象造成磁阻的不均勻，來產生力矩而轉動，故其構造簡單，具有堅固的特性，近年來吸引著工業界的注目。精確的馬達模型及控制器設計，使其性能優化是非常重要的。

本文設計同步磁阻馬達的單位電流最大轉矩（maximum torque per ampere, MTPA）控制器，是向量控制器設計的延伸，得出d軸電流參考命令與q軸電流參考命令的關係，MTPA控制的q軸電流命令是由轉速控制器產生；d軸電流命令是q軸電流命令的負值，如此可得到最佳化的設計，提高效率。模擬結果顯示在相同的轉速命令與負載轉矩之下，在MTPA控制情況下，可得最小定子電流大小的值，因此是最佳化的設計，在加載情況下，對給予的轉速命令有理想的轉速與電流響應。

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