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研究生： 呂孜亭
Lu, Tzu-ting
論文名稱： 超音波馬達驅動平台定位及力量控制之研究
A Study on Position and Force Control of the Ultrasonic Motor Driven Table
指導教授： 施明璋
Shih, Ming-Chang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 86
中文關鍵詞： 超音波馬達 、自調式模糊控制器
外文關鍵詞： Self-Tuning Fuzzy Controller, Ultrasonic Motor
相關次數： 點閱：81  下載：7 
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    • 本文使用超音波馬達作為致動器，驅動滾珠螺桿平台做定位及力量控制(非同時控制)。定位控制部分，利用氣壓缸及比例壓力閥模擬負載力，探討在不同負載情況下定位的效果。本文使用雙模自調式模糊控制器來完成，針對超音波馬達轉速的低重現性以及死區飄移現象，提出以脈寬調變(PWM)的方式驅動馬達來加以改善，並以模糊推論的方式補償死區飄移現象，提高定位的精度及重現性。力量控制部分，由於超音波馬達具有斷電保持轉矩的特性，使得超音波馬達驅動系統的力量控制類似於定位控制，因此，本文在與定位控制相同之架構下，修正一些控制器參數，完成系統的力量控制。

    The subject of this thesis is to develop a platform control system using rotary ultrasonic motor. This thesis can be separated into two parts: one is position control, the other is force control. In position control system, a pneumatic cylinder and a pneumatic proportional valve are used to simulate loading. The hybrid self-tuning fuzzy controller is proposed in this thesis. Because of the speed of ultrasonic motor has phenomenon of low reconstruction and uncertain dead-zone, pulse width modulation method is proposed in order to improve the phenomenon. Finally, fuzzy dead-zone compensator is used to compensate the uncertain dead-zone phenomenon in order to achieve more precision position control. In force control system, Because of the ultrasonic motor has a characteristic of high turnoff brake torque, force control of ultrasonic motor driven system is very similar to position control in many situation. Therefore, the force controller of ultrasonic motor driven system uses the same construction with position controller in this thesis, and altering some parameter to achieve force control.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 超音波馬達控制發展之文獻回顧 3 1-3 研究目的 4 1-4 本文架構 5 第二章 超音波馬達簡介 7 2-1 壓電效應 7 2-2 超音波馬達工作原理 8 2-3 超音波馬達和電磁馬達的比較 11 第三章 超音波馬達驅動平台之精密控制系統 13 3-1 超音波馬達驅動平台控制系統 13 3-1-1 位置控制系統 13 3-1-2 力量控制系統 14 3-2 實驗設備 16 3-3 系統數學模式推導 21 3-3-1 超音波馬達數學模式 21 3-3-2 減速機模型 27 3-3-3 滾珠螺桿模型 28 3-3-4 系統轉移函數 29 3-4 系統特性與驅動方式的選擇 31 3-4-1 電壓驅動控制下之系統特性 32 3-4-2 脈寬調變驅動控制下之系統特性 33 3-4-3 脈寬調變與電壓驅動控制之比較 35 第四章 控制理論 39 4-1 模糊控制理論 39 4-1-1 模糊化界面 41 4-1-2 決策邏輯 42 4-1-3 解模糊化界面 42 4-1-4 知識庫 43 4-2 自調式模糊控制理論 44 第五章 控制器設計 47 5-1 定位控制器設計 47 5-1-1 誤差邊界 48 5-1-2 控制命令之模糊推論 49 5-1-3 自調式尺度因子 52 5-1-4 模糊死區補償 54 5-1-5 控制器整體說明 58 5-2 力量控制器設計 58 第六章 實驗結果與討論 61 6-1 定位控制 61 6-1-1 無負載之定位控制 61 6-1-2 有承載荷重之定位控制 66 6-1-3 有軸向負載之定位控制 71 6-2 力量控制 78 6-2-1 步階力量控制 78 6-2-2 三角波力量追蹤控制 79 6-2-3 正弦波力量追蹤控制 80 第七章 結論 84 參考文獻 85

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    下載圖示 校內：2010-01-14公開
    校外：2010-01-14公開
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