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工業控制系統專輯前言

摘要"

控制及其機構所組成,單機領域的研究發展已有顯著的進展且可與國際接軌,另近年來系統節能減排及零碳排意識發展趨勢,工業界開始投入由單機轉向節能減排系統控制領域發展應用,也開始往高單價系統集成方向發展。本期工業控制系統共收錄四篇文章分別說明敘述馬達驅動技術及磁懸浮驅控系統集成控制技術。
前兩篇是分別為伺服驅動控制及觀測技術及矩陣轉換器相關控制技術。第一篇是由台北科技大學賴炎生教授等人所撰寫之”具時間延遲鑑別與速度觀測器之伺服驅動器研製”。

本文主要探討伺服馬達驅動器之速度與位置迴路的頻寬改善方法。馬達數位控制迴路之頻寬會受限於迴路中的延遲,藉由傅立葉轉換自建波德圖,估算速度迴路延遲的方法,並使用速度觀測器補償速度/位置迴路中的延遲,估測補償後的延遲量,進而調適控制器參數以提升迴路的頻寬。第二篇是由東元電機綜合研究所卓奕呈等人所撰寫”輸入電壓不平衡情況下的直接型矩陣轉換器控制策略”。因矩陣轉換器沒有直流鏈儲能元件,因此輸入電壓中的任何異常/干擾都會直接反映在輸出電壓上,一般直接空間向量調變方式在輸入電壓不平衡的情況下,會造成輸入電流諧波增加、輸出功率產生2倍於基頻漣波等影響。本文提出了一種改進的控制策略,可以使用輸入電壓回授、輸出電流回授及輸出電壓命令的情況下,算出新的電壓向量調變比,在調變比計算過程中加入帶阻濾波器,則可以有效消除輸入電流的3、5次諧波成分。最終利用模擬及實驗結果來驗證上述效果。
近年來高速電機發展越來越成熟,因高速系統發展所以磁懸浮控制也重新提出。後兩篇就是針對磁懸浮系統應用相關技術提出,分別為磁懸浮軸承設計及磁懸浮軸承應用於飛輪儲能系統應用。第三篇是由宜蘭大學邱信霖教授撰寫”淺談徑向磁浮軸承系統”。主動式磁浮軸承為一套結合機械、電子與控制三大領域的精密系統,具有無靜電、沒有磨耗、不會製造顆粒、不需潤滑、低噪音、低功率消耗等優勢。非常適合應用於高精密且需高潔淨度之產業中,如:壓縮機、高轉速離心機、渦輪分子幫浦、銑切工具機與能源再生發電……等。本文淺談磁浮軸承系統之特性與組成。與被動式滾珠軸承相比,磁浮軸承為一先天不穩定之系統,需要感測器與控制器的參與才能使系統穩定運作。第四篇是由東元電機綜合研究所解明潔所撰寫”飛輪系統之徑向磁浮軸承設計概述”。飛輪系統與一般的儲能系統相比具有高能量密度、高使用壽命、充放電快速、不受放電深度影響,同時也不易造成環境汙染,可視為一種綠色能源。近年隨著技術上的突破,磁浮軸承的發展也逐漸成熟,其可大幅改善傳統的飛輪系統速度限制,實現真正的零磨耗,進而提升能量密度,因此也越來越多內含磁浮軸承的高速飛輪系統逐漸問世。磁浮軸承系統是藉由電磁力使轉子進行磁懸浮,於磁浮軸承操作過程中,馬達的轉子與定子不會觸碰,因此具有零摩擦力、無須潤滑液與無須維護等特點,適合應用於高轉速以及無法頻繁維護的機構上。
本期所收錄之四篇文章均是目前工業控制系統所需探討之領域,期此專輯所收錄之文章可引導工業界先進發展,進而在工業控制領域提升所需技術及產品並與世界接軌。

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