工業應用之自動切換式控制器實現

由第五章和第六章的實驗結果，可看出控制器輸出的電流命令對整體系 統的響應效能有極大的影響，其中模糊控制器在速度誤差較大的情況時，能 輸出較大的電流命令並維持一小段時間，使速度誤差快速下降，大大地提升 系統效能，但其缺點是程式撰寫較繁雜且運算時間較長，較適合以C、C++等 高階程式語言來撰寫。

而[25][26][27]文中所提出的Bang-Bang控制器之設計概念，輸出只有正飽 和與負飽和兩種數值，因此在速度誤差較大的情況下時，希望應用Bang-Bang 控制器的輸出特性，輸出飽和數值的電流命令並維持一段時間的特性，來取 代AS_FLC的模糊控制器部份；而當速度誤差減小至一定範圍再切換為線性控 制器，將可使系統達到較佳的系統響應和較快的反應速度。在此的Bang-Bang 控制器結合相位領先-落後補償器的工作原理如圖 6-20，並且此控制器不論在 C語言或是組合語言的程式實現上都相當容易。

圖 6-20 Bang-Bang + Lead-Lag 工作原理

圖 6-21 為Bang-Bang+Lead-Lag控制器於無有負載時之步階響應與電流命 令。由圖中可發現無載時，Bang-Bang+Lead-Lag控制器輸出的電流命令較大，

使得overshoot會較AS_FLC稍大一些；在加入 5 倍慣量負載時，兩種控制器的 上升速度和overshoot之情形相近。

(a) 無載 (b)加入 5 倍慣量負載

(c) 無載之電流命令 (d)加入 5 倍慣量負載之電流命令

圖 6-21 Bang-Bang + Lead-Lag 步階響應

圖 6-22為Bang-Bang+Lead-Lag控制器之頻率響應，其響應結果與AS_FLC

十分接近，且頻寬都較AS_FLC稍大一些，無載時會有輕微的overshoot情形。

6.2.4 小結

(1) 第 6.1 節中，設計的切換式模糊與相位領先-落後控制器，結合了非 線性與線性控制器的優點。在無載測試中，成功地降低了系統的 overshoot 情況，並且 FS_FLC 的頻寬達到 517.2 Hz。而負載測試中，

由於固定切換的機制過早切換為 Lead-Lag，使得加入負載的上升曲 線較慢，系統的響應頻寬較小。

(2) 第 6.2 節中利用系統在初始狀態時，自動進行的步階響應並計算出 上升時間tr，便可粗略估算的負載大小，接著修正 AS_FLC 的切換 條件值，因此 AS_FLC 結合了非線性與線性控制器的優點，可適用 於各種不同的工作條件，並且擁有較佳的工作效能，overshoot 非常 小。表 6-6 為 AS_FLC 在各種不同工作條件測試之頻寬。此外，

AS_FLC 與 Bang-Bang+Lead-Lag 控制器於有無負載時之控制效能 都相當接近，其中無載時 AS_FLC 的 overshoot 較小、控制結果較 佳，但 Bang-Bang+Lead-Lag 控制器架構較簡單，較易以 C 語言或 組合語言實現。

表 6-6 AS_FLC 與 Bang-Bang+Lead-Lag 不同工作條件之頻寬

150 RPM ~250 RPM測試 37 RPM ~346 RPM測試

無載 5 倍

慣量負載

10 倍

慣量負載 無載 5 倍

慣量負載 FLC

AS _

頻寬 593.8 Hz 161.4 Hz 99.3 Hz 347.5 Hz 87.4 Hz Lag

Lead

Bang Bang

−

− 648.3 Hz

overshoot 173.8 Hz 107.7 Hz 354.8 Hz

overshoot 103.3 Hz 在此表之overshoot約為 10%