臺灣博碩士論文加值系統

在切削力量回饋控制過程當中，因為時變的切削深度變化和非線性的進給改變，使得
系統的穩定性無法用傳統的方法來碓保。同時，在力量控制之下的生產過程中，生產
率及工件的偏差度會發生改變。因此本論文針對切削力控制系統操作時的穩定性，以
及此系統切削時的生產率和工件偏差度問題作一研究。由於這種非線性時變的操作參
數變化是有邊界的，因此採用韌性PI和VSS 控制器來控制這系統。為了分析本系統的
韌性穩定性，將增益變化的部分分解成平均值擾動兩部分，利用函數分析的方法將轉
移函數的標準（Norm）由時域轉換成頻域，就能推導出簡易的小增益定理（Smallgai
n theorem ）。在狀態空間裹分析各個狀態的標準（Norm）時，也可以利用Bellman-
Gronwall不等式推導出另一個韌性穩定性的標準。將增易變化以平均值考慮後訂定出
線性化系統的控制參數的漸近穩定區，再根據上述兩種韌性穩定性標準分析出增益區
內的韌性穩定區，就能在此區域中選取PI和VSS 控制器的合適控制參數。在提高切削
效能方面，為了使生產率不會因不同切削深度而發生變化，以切削力及金屬去除率的
限制來決定合適的進給和主軸轉速。當力量受限在一數值時，進給率會受到力量回饋
控制器自動的調整。此時再設定一最大的金屬去除率，就能推導出主軸轉速成為進給
率的函數關係。因此主軸的轉速只要根據這函數關係來調整就能將金屬去除率維持在
最大值。

中文摘要
I ABSTRACT
II ACKNOWLEDGMENT
III VITA
IV CONTENTS
V NOMENCLATURE
1 INTRODUCTION
1-1 States of the Problem
1-2 Paper Review
1-3 Purpose of the Study
1-4 Chapter-wise Review
2 CONTROLLER DESIGN FOR THE LINEAR CONTROL SYSTEM
2-1 Model of the Linear Control System
2-2 Controller Design
3 DESIGN PROCEDURES OF THE ROBUST CONTROLLERS
3-1 Nonlinear and Time-varying Perturbation in the Control System
3-2 Robust PI Controller Design via Small Gain Theorem
3-3 robust PI Controller Design via state S[ace Approach
3-4 VSS Controller Design
4 MODEL OF THE FORCE CONTROL SYSTEM
4-1 Block Diagram of the Force Control System
4-2 Perturbation in the Force Control System
5 CONTROLLER DESIGN FOR THE FORCE CONTROL SYSTEM
5-1 Robust PI Controller Design for the System via Small Gain theorem
5-2 Robust PI Controller Design for the System Via State Space Approach
5-3 VSS Controller Design for the System
6 IMPROVEMENTS OF THE CUTTING PERFORMANCE ON THE FORCE CONTROL SYSTEM
6-1 Force Control with MRRmax Constraint
6-2 Force Control with Deflection Constraint
7 PREPARATION FOR THE EXPERIMENT
7-1 Setup of the Force Control System
7-2 Control Algorithm in the Digital Computers
7-3 Build Up the Parameters of the Force Control System
7-4 Build Up the Parameters of the Thrust Force Control System
8 SIMULATION AND EXPERIMENTS
8-1 Procedure of the Simulation and Experiments
8-2 Results of the Force Control System with Robust PI Controllers
8-3 Results of the Force Control System with Robust Integral Controllers
8-4 Results of the Force Control System with VSS Controllers
8-5 Results of the Force Control System with MRRmax Constraint
8-6 Results of the Thrust Force Control System with Deflection Constraint
9 CONCLUSIONS
REFERENCES
APPENDIX