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東海大學電機工程學系 碩士論文 直流無刷馬達應用於電動輔助自行車之 控制系統 A Control System Applied in Electric Assisted Bicycles 指導教授：黃宇中博士 研 究 生：劉尚霖 撰 中華民國 102 年 6 月 致謝 這份論文得以完成，首先要感謝我的指導教授黃宇中博士，在 這兩年期間有耐心的教導我，且替我規劃了思考方向以及研究方法， 並在這段研究期間提供了許多寶貴的建議。 另外要感謝實驗室的學長展龍、莆壬，同學嘉祥，在我遇到種種 困難時 ，適時的給我幫助與建議，讓我研究能順利進行。 最後感謝我們家人和女朋友給我很大的支持，讓我在這漫長的兩 年中，有毅力去完成我的研究。 I 摘要 本文探討直流無刷馬達控制系統之力矩提升，以達到輸出力矩的 改善。使用無刷直流馬達的反電動勢訊號做處理，所設計出的控制器 使馬達遇到不同負載時輸出較適當之力矩。 本實驗提出力矩控制方法，使其運用在系統架構上。系統鑑別採 用開迴路測量法 ，利用馬達在開迴路運轉時 ，測量其電壓及電流特 性，換算其參數，可測量 未知馬達之參數，進而建立馬達系統模型。 接著以反動電動勢偵測法來偵測系統運轉時的反電動勢變化，並配合 Ziegler-Nichols 法來設計控制器。最後在實驗上比較裝上控制器與未 裝上控制器的差別，經觀察後比較力矩有明顯提升，最高可達到25% 的提升。 關鍵詞：無刷直流馬達、力矩控制、 Ziegler-Nichols 。 II ABSTRACT This paper discusses the brushless DC motor control system to achieve output torque boost. The experiment captures the back-EMF of brushless DC motor to process and design controller. The controller make the brushless DC motor to output torque appropriately when motor meet different load. This experiment propose a method using on system architecture for torque controlling. System identification uses open-loop measurement. It is measuring voltages and current characteristics when the motor is operating in open-loop. When we convert parameters, it can measure other unknown motor parameters then build the motor system model. After that, it uses back-EMF detection to detect the back-EMF variation when the system operated. It also coordinate Ziegler-Nichols method to design the controller. Last, we compare th