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研究生: 莊潤郁
Chuang, Jun-Yu
論文名稱: 低摩擦氣壓伺服平台設計與控制之研究
A study on design and control of a low-friction pneumatic serove 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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 死區補償低摩擦平台
外文關鍵詞: dead-zone compensator, fuzzy controller
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  • 對於非線性摩擦力的研究探討,一直是從事相關精密控制之研究學者所不可獲缺的研究項目,尤其在精密控制上非線性摩擦力之影響更鉅,傳統氣壓定位平台由於摩擦力之黏滯滑動現象,造成難以達到精密定位控制,本文使用所設計的低摩擦橡膠薄膜氣壓平台,期望藉由降低系統摩擦力之大小,克服平台定位時發生黏滯滑動現象,以提高平台之定位精度。首先架設摩擦力量測平台,經實驗量測結果繪製摩擦力與速度之關係圖。並利用本文所提出的可變結構雙模模糊控制器,配合自調式模糊推論死區補償,在無載重及有40N載重下,其重覆定位精度皆可在0.08um以內。利用具負載補償之定位控制器,在有外在40N軸向負荷下,穩態可達到0.08um之控制精度。最後加入速度回授補償模擬系統之阻尼力,使系統在暫態時可抑制震盪且增加定位控制精度。

    The nonlinear friction effects the positioning accuracy very much, so the study of nonlinear friction is very important. It is hard to reach the precise position controlling because of the friction of sticking-slipping effect on the usual pneumatic servo table. In order to overcome the sticking-slipping effect of the pneumatic table to enhance positioning accuracy, we design a pneumatic table with diaphragm to decrease the friction of the system . First, we set up a table with friction surveying instruments and then plot the relation curves between friction and velocity by experimental results. The hybrid fuzzy controller with the fuzzy tuning dead-zone compensator are proposed in this paper. From the experimental results, in case of different position, the positioning accuracy can reach within the 0.08μm without load and under 40 newton loading . Using load compensation, the steady state error can reach within 0.08um which is under the 40 newton axial loading. Eventually, according to positioning control result design a velocity feedback compensation, which can make system reduce oscillation and rise the positioning accuracy.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號說明 XI 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的      1 1-2文獻回顧     2 1-3 研究目標與本文架構      3 第二章 橡膠膜片氣壓平台設計與控制系統架構    4 2-1 傳統氣壓伺服平台             4 2-1-1唇端密封        6 2-1-2壓縮型密封        8 2-1-3黏滯滑動現象對精密定位控制之影響      9 2-2 橡膠膜片氣壓伺服平台之設計          11 2-2-1橡膠膜片平台結構           11 2-2-2橡膠材質之選用            14 2-2-3摩擦力量測               15 2-3低摩擦橡膠膜片定位平台控制系統架構        17 2-4實驗設備          19 2-4-1伺服流量閥                   19 2-4-2比例壓力閥                   21 2-4-3感測器                     21 2-4-4微電腦控制介面                 23 2-4-5液壓穩速器                   24 第三章 氣壓伺服定位系統數學模式 26 3-1 氣壓缸數學模式 26 3-2 比例閥控氣壓平台之數學模式 26 3-2-1 伺服閥的數學模式 27 3-2-2 流經孔口的空氣質量流率 28 3-2-3 控制容積之數學模式 29 3-2-4 氣壓系統之線性化 32 第四章 控制理論 36 4-1模糊控制理論 36 4-1-1模糊化界面 38 4-1-2決策邏輯 39 4-1-3解模糊化界面 39 4-1-4知識庫 40 第五章 控制器設計 42 5-1 定位控制器設計 42 5-1-1雙模模糊調變死區補償之模糊控制器 42 5-1-2模糊控制器設計 47 5-1-3模糊調變死區補償 49 5-1-4死區補償 52 5-2 具負載補償之定位控制器設計 55 5-2-1具載重之控制器設計 55 5-2-2具軸向負荷之控制器設計 55 5-3具速度回授補償器之控制器設計 57 第六章 實驗結果與討論 59 6-1無負載下之定位控制結果 59 6-2 具載重下之定位控制結果 64 6-3 具軸向負荷之定位控制結果 69 6-4 具速度回授補償之定位控制結果 73 第七章 結論 76 參考文獻 77 自述 79

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    下載圖示 校內:2010-08-08公開
    校外:2010-08-08公開
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