Modelling Identification and Controller Design for a Cooling Fan System Subject to Measurement Uncertainty

摘要

本研究提出對於冷卻扇系統一套完整的系統建模、鑑別與控制流程，並且透過預測轉速建立容?誤差範圍，達到即時監控冷卻扇狀態的目的。首先，基於空氣動力學與牛頓力學建立系統之數學模型，同時為了掌握系統特性，參數鑑別有其必要性。據此，先將動態模型以雙線性轉換映射到離散時域，再利用常見的最小平方法進行資料擬合，以取得一組最佳參數，然而，此最佳解可能受雜訊的影響造成擬合失真，此時可藉由最小差距濾波器(Minimum Difference Filter，MDF)獲得改善。除此之外，本研究對於參數鑑別有更進一步之改良，首先根據最小平方法之最佳解，再以萊文貝格－馬夸特方法的迭代技巧，可找到另一組最佳參數達到最小擬合誤差，並且對系統的描述更加完備。而有了這此組最佳參數，本研究即可進行冷卻扇之轉速預測與控制。轉速動態監控方面是基於模型預測，並建立轉速的容?誤差範圍，針對進氣口遭遮蔽的障誤或是驅動電路老化異常的狀況下進行診斷，且以LED燈號即時發出警示，讓使用者提早採取應變措施。另一方面，轉速控制則是採用非線性PI控制器，由於系統內部存在不確定性，且本身受外部擾動及雜訊的影響，藉由選擇適當的切換增益可達到抑制，同時增加控制器的強健性，以達到期望轉速。最後，本研究以模擬確立此套流程的正確性，再藉由實驗驗證其可行性，達到對冷卻扇系統即時監控的完整性。

獎項日期	2020
原文	English
監督員	Chao-Chung Peng (Supervisor)