氣動馬達之雙軸平台定位及追蹤控制

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姓名

王慈鈺(Tzu-Yu Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

氣動馬達之雙軸平台定位及追蹤控制
(Position and Tracking Control of a Biaxial Pneumatic table)

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摘要(中)

本論文使用DSP單晶片作為控制器設計介面，將其應用於馬達氣動雙軸平台系統作一定位及位置追蹤控制。分別使用PD控制器以及滑模理論(Sliding-Mode Theory)作為設計的基礎。
氣動馬達的轉速主要決定於氣壓大小以及進氣量的多寡，因此氣體的可壓縮性以及系統摩擦力造成系統本身具有高度非線性的特性，本文首先利用Ziegler Nichols方法設計PD控制器的增益值，之後以順滑模式當做設計基礎，嘗試設計滑模控制器，並與PD控制器作性能的比較。
由於氣動馬達在低速時，系統的摩擦力行為不可預測，無論何種控制器在低速時皆產生的振動，然而在其他情況下滑模控制器的追蹤速度及精準度皆優於PD控制器。

摘要(英)

This thesis uses DSP controller to control the biaxial pneumatic table to position and tract location. The method of this thesis is based on the PD control theory and sliding mode theory.
The speed of air motor is conditioned by the pressure of the compressor and the air inhalation of that. Therefore, the friction force and the air compressibility in the mechanism brings about the nonlinearity in the system. In this thesis, first of all, design the gains of PD controller according to Ziegler Nichols method. Second, design the sliding mode controller. Last, compare the result of PD controller with that of the sliding mode controller.
Due to the unpredictable friction of air motor, it will vibrate in low speed no matter what controllers control the system. Nevertheless, under other circumstances the application of sliding mode controller, such as its tracking speed and tracking error, shows better results than that of PD controller.

關鍵字(中)

★ 定位控制
★ 滑模控制
★ 氣動馬達

關鍵字(英)

★ Air motor
★ Sliding-Mode-Controller
★ Position control

論文目次

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 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 順滑模式結構 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 DSP實驗板LH-106 8
2-1-1 數位/類比轉換輸出介面(DAC) 9
2-1-2 光學編碼器回授訊號介面 10
2-2 光學尺 11
2-3 比例式伺服閥 12
2-4 葉片式氣動馬達 14
2-5 設備與元件規格表 15
第三章控制器設計分析 16
3-1 Dead-zone線性化 16
3-2 PD控制器 17
3-2-1 PD控制法則參數設計 18
3-3 順滑模式控制理論 19
3-3-1 順滑模式簡介 19
3-3-2 迫近條件與順滑平面設計 19
3-3-3滑模控制設計 21
第四章實驗結果與討論 25
4-1 系統動態 25
4-2 PD控制器實驗結果與討論 26
4-3 滑模控制器實驗結果與討論 35
第五章結論與未來展望 54
參考文獻 55
附錄 57
圖A 氣動馬達雙軸伺服平台系統實體圖 57

參考文獻

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[4] 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。
[5] 楊偉康，「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。
[6] 黃詩堯，「運用MRAC及模糊法則於氣動馬達FPGA控制器之研發」，國立中央大學光機電工程研究所碩士論文，2006。
[7] 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。
[8] 顏瑞宏，「氣壓缸位置以模糊斷續是非線性增益控制之研究」，國立成功大學機械工程研究所碩士論文，2000。
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指導教授

黃衍任(Yean-ren Hwang)

審核日期

2009-7-14

推文