前饋參數最佳化與SpaceFilter空間濾波器之研究

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姓名

李韋晧(Wei-hao Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

前饋參數最佳化與SpaceFilter空間濾波器之研究

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摘要(中)

本論文主要討論工具機使用安川（YASKAWA）驅動器本身之速度前饋情況下，驅動器參數中位置迴路增益K_p、速度迴路響應頻寬P_n、速度迴路積分時間常數T_i、前饋比例V_ff與前饋濾波器的時間常數τ之系統參數對精度最佳化關係，並利用基因演算法（Genetic Algorithm, GA）鑑別出最佳化參數。再依驅動器的特性，建立一個最佳化參數關係表，以此應用於實際工具機之加工上，藉此減少參數調整時間。
另外提出一個Space Filter空間濾波器用於路徑平滑化，改善相鄰相似軌跡不平滑，導致速度規劃不一致之類似造成工件產生刀痕之現象。並引入逆向工程學裡，網格平滑化的理論，用於改進此濾波器平滑化的方法之中，最後比較方法改進前後對路徑平滑效果的影響。

摘要(英)

In this paper, we focus on optimizing the machining precision of computer numerically controlled milling machines using Yasukawa servo drive with speed loop feedforward. For the sake of finding the optimized machining accuracy, we use the genetic algorithm to adjust the drive’s parameters, including the position loop gain, speed loop gain, speed loop integral time constant, feedforward ratio and feedforward filter time constant. Due to the characteristics of the drive, we build an optimum parameter table that can enhance the efficiency of processing and reduce much of the time for setting parameters.
In addition, we also present a Space Filter for smoothing tool paths and decreasing cutting streaks on a workpiece. According to the mesh smoothing theory of reverse engineering, we design a smoothing method of the filter, and in the end we use Rev CAD, a software developed for reverse engineering, to help comparing the effect of our smoothing method with that of the conventional approach.

關鍵字(中)

★ 速度前饋
★ 基因演算法
★ 空間濾波器
★ 逆向工程

關鍵字(英)

★ Feedforward
★ Genetic Algorithm
★ Space Filter
★ Reverse Engineering

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XI
符號說明 XII
一、緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 3
1-4 文章架構 5
二、參數最佳化 6
2-1 驅動器簡化架構 6
2-2 基因演算法[16] 12
2-2-1 基因演算法導論 12
2-2-2 基因演算法的運作過程 13
(1) 編碼方法 14
(2) 適應函數 14
(3) 複製 15
(4) 交配 16
(5) 突變 17
三、實驗結果 17
3-1 實驗設備 18
3-2 驅動器簡化架構驗證 18
3-2-1 速度迴路Ti參數驗證 19
3-2-2 位置迴路步階與斜坡響應驗證 21
3-3 基因演算法找尋最佳前饋濾波器時間常數之結果 26
3-4 依驅動器特性建表格 28
四、Space Filter空間濾波器 31
4-1 空間濾波器 31
4-1-1 執行流程 31
(1) 讀取G Code、前處理 32
(2) 命令插補 33
(3) 重建網格 34
(4) Space Filter 36
(5) 還原G code 36
4-2 逆向工程 38
4-2-1 逆向工程導論 38
4-2-2 逆向工程網格平滑化 39
4-2-3 突點刪除 43
五、實驗結果 44
5-1 驗證工具 44
5-2 龜殼 47
5-2-1 建立工件模型 47
5-2-2 誤差分析 56
5-3 凹圓 59
5-3-1 建立工件模型 59
5-3-2 誤差分析 66
5-4 結果討論 69
六、結論與未來展望 70
6-1 結論 70
6-2 未來展望 70
參考文獻: 72
附錄A 基因演算法之程式碼 75

參考文獻

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指導教授

董必正(Pi-cheng Tung)

審核日期

2015-8-20

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