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工業技術研究院

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技術名稱: 分數階PID演算法之DSP實現方法

技術簡介

因分數階PID演算法更貼近磁浮系統的動態特性,與傳統整數階PID相比有更好的控制性能,本技術包含磁浮控制系統內的整數階PID控制器優化為分數階PID控制器後,如何在DSP上實現此分數階演算法。透過分析,討論分數階轉移函數的近似,並以常用之離散化技巧進行差分方程式的描述,打造有效率、可靠的數位濾波器。韌體方面以德州儀器的TMS320F28335數位訊號處理器實現演算法,討論實作中如何提升演算法運算準確性,避免遞迴時發散,降低捨入誤差和量化誤差等關鍵。

Abstract

The optimization of an integer-order PID controller to a fractional-order PID controller within a magnetic levitation control system is explored in this paper. The aim is to achieve better control performance compared to traditional integer-order PID controllers by aligning the control dynamics closer to those of the magnetic levitation system. The article delves into implementing this fractional-order algorithm on a DSP (Digital Signal Processor). Through a literature review, it discusses the approximation of fractional-order transfer functions and describes difference equations using commonly employed discretization techniques to create efficient and reliable digital filters.

技術規格

1.硬體規格:脈衝寬調變通道10組;電流回授(解析度12bits) 10組;直流150V電壓輸入;數位輸出/輸入接腳10組(電壓24V);徑向感測器訊號輸入(解析度12bits,輸入電壓範圍0-3V)4組;軸向感測器訊號輸入(解析度12bits,輸入電壓範圍0-3V)1組;速度感測器訊號輸入(解析度12bits,輸入電壓範圍0-3V)1組; 2.韌體規格:雙數位訊號處理器架構;直接形式 I 3.ISO規格:ISO14839-2震動標準區域A;ISO14839-3靈敏度12dB內靈敏度標準12dB內。

Technical Specification

1.hardware Specifications: Pulse width modulation 10 channels; current feedback (resolution 12bits) 10 channels; DC 150V voltage input; output/input pins (voltage 24V) 6 channels; radial sensor signal input (resolution 12bits, input Voltage range 0-3V) 4 channels; axial sensor signal input (resolution 12bits, input voltage range 0-3V) 1 channels; speed sensor signal input (resolution 12bits, input voltage range 0-3V) 1 channels; 2.Firmware Specifications: dual-DSP architecture; Direct-Form I 3.ISO Specifications: ISO14839-2 vibration standard zone A; ISO14839-3 sensitivity standard within 12dB.

技術特色

1.磁浮主軸分數階控制器精準、穩定控制。 2.專用PC磁浮人機介面 3.技術已達實場驗證階段。

應用範圍

商業製程如半導體、食品、製藥、生物科技等。或住商應用如辦公大樓、學校、醫院等。

接受技術者具備基礎建議(設備)

須了解磁浮軸承控制法則、磁浮軸承驅動電路與磁浮軸承包含主軸之機械參數規格。

接受技術者具備基礎建議(專業)

須兼備程式語言、數位訊號處理器基礎、控制系統基礎與Python基礎操作

技術分類 01 綠能環境

聯絡資訊

聯絡人:范家瑞 節能設備技術組

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客服專線:+886-800-45-8899

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