內模控制應用於氣動馬達對雙軸平台定位控制

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姓名

張宏先(Hung-Hsien Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

內模控制應用於氣動馬達對雙軸平台定位控制
(Applying Internal Model to Tracking Control of a Biaxial Pneumatic)

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摘要(中)

近幾年來，在台灣的出口中，工具機是機械相關產業內大量外銷的產品之一。在精密機械產業中，機械設備移動至定位點的精度與產品的品質息息相關，本文使用ARM晶片作為控制板，應用在氣動馬達對於位移平台的定位控制，在平台移動的過程中，氣動馬達的轉速取決於進氣量多寡及氣壓大小，而系統本身的摩擦力及氣體的可壓縮性質皆會對定位增加控制上的難度，因此，採用控制法則如P型控制及內模控制(Internal Model)。P型控制是傳統PID控制只取其增益的部分，可能會有最大超越量過大或是穩態誤差不理想的問題產生，因而利用氣閥開度使補償的響應速度不會太快而達到我們想要的控制效果；而內模控制則是能過濾掉外界的雜訊，使控制結果更為精準。

摘要(英)

Over the last few years, machine tools are ones of the most hottest-selling goods in mechanical industry of Taiwan’s exports, furthermore, in precise machine industry, mechanical facilities move to the correct spot having a lot to do with products’ quality, this thesis uses ARM as a control chip, and apply to air motor to control the displacement platform’s fixed position, During the movement, air motor’s rotational speed is related to air inflow and air pressure, therefore, the friction in the system and the compressible air make the control more difficult, So this thesis uses controlling rules like P-control and Internal Model. P-control is a traditional PID control only using the P part, it’s most overshoot maybe is too big or the steady state error is not good, so this thesis uses the valve opening to make the response not so fast, and Internal Model can filter the external disturbance to make the control effect more precise.

關鍵字(中)

★ 氣動馬達
★ ARM嵌入式系統
★ 內模控制

關鍵字(英)

論文目次

封面 i
摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-2-1 氣壓系統 2
1-2-2 氣動馬達 3
1-2-3 內模控制 4
1-3 研究動機與目的 4
1-4 論文架構 5
第二章系統架構 6
2-1 ARM嵌入式處理器 8
2-2 光學尺 10
2-3 外部電路 12
2-4 比例伺服閥 13
2-5 活塞式氣動馬達 15
2-6 通訊介面 16
2-7 調壓閥及壓縮機 17
2-8 設備規格表 18
第三章控制器分析 19
3-1-1 PID控制器 19
3-1-2 內模控制 20
第四章控制器設計與實驗結果 22
4-1 系統Dead-Zone及控制流程 22
4-2 P型控制器 24
4-3內模控制的模擬及實驗 25
第五章結論與未來展望 41
參考文獻 42

參考文獻

[1] 黃建銘，「長行程氣壓無桿缸同步運動之研究」，國立成功大學機械工程研究所碩士論文，2001。
[2] 李仁森，「氣動馬達定速控制」，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2004。
[3] 王慈鈺，「氣動馬達之雙軸平台定位及追蹤控制」，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2009。
[4] 楊康偉，「FPGA-Based 氣動馬達控制」，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2005。
[5] 練文程，「氣動馬達知單軸平台定位控制」，國立中央大學光機電工程研究所碩士論文，2006。
[6] 鄭家昇，「順滑模式應用於氣動馬達伺服平台之定位控制」，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2007。
[7] Ming T.Tham，「Internal Model Control」，University of Newcastle Upon Tyne，2002。
[8] MDK研究團隊，「Keil MDK ARM原理與實作-以STM32為例」，台科大圖書，2010。
[9] 陳立元、范逸之、廖錦棋，「Visual Basic 2010與自動化系統監測-RS232串列通訊篇」，松崗資訊圖書，2010。

指導教授

黃衍任(Yen-ren Huang)

審核日期

2013-7-23

推文