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研究生:鄭朝榮
研究生(外文):Cheng, Chao Jung
論文名稱:高精度動態機電系統設計
論文名稱(外文):Design and Analysis of high precision dynamic mechatronic system
指導教授:曾逸敦
指導教授(外文):Y. T. Tseng
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1993
畢業學年度:81
語文別:中文
中文關鍵詞:誤差源誤差模式靈敏度模式
外文關鍵詞:Error sourceError modelSensitivity model
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開發高精度的機電和光電產品以提升其品質與市場競爭力,一直是研究者
與產業界所追求的目標,例如伺服馬達傳動裝置、光碟機磁頭定位控制等
機電產品。本研究將藉由系統模式動態分析,找出影響系統精度最重要的
元件與相關參數,以獲得低成本高精度之機電產品設計原則。在控制工程
之研究領域中,對如何提高控制系統性能與精度的研究途徑,大致可分為
下列數種:選用精度高的驅動系統與機械元件、選用解析度高的感測器、
設計性能良好的控制器與消除外在干擾等,然而系統元件的精度有其製造
技術上的限制,盲目追求各元件精度,不但浪費成本也可能對系統精度沒
有幫助;目前研究者大多藉由不同的控制策略以提高系統精度,但是其控
制效果大多受限於系統模式的準確度。本研究結合以模式為基礎之誤差模
式分析和靈敏度模式分析,來確認主要誤差源對系統性能和精度的影響,
作者將誤差源分為三類:(1)外在干擾源所造成─例如軸偏心所產生的振
動信號干擾、電子感測元件的信號干擾等,將由誤差模式分析知道針對不
同干擾源如何調整參數以降低其影響。(2) 模式不準度─主要由於不易估
準之物理現象所造成,可由靈敏度分析找出影響最大的參數,於設計過程
中,確實估準,對於靈敏度低的參數大略估計即可,因為不會影響設計結
果。(3) 參數未匹配好─某些參數由設計者決定或實驗測得且允許某種程
度的調整,如機械元件參數(慣量、剛性)、電機元件參數(電容、電阻)、
控制器參數(依選擇之控制策略而定 )。研究方法採用兩階段策略,設計
者在第一階段經由誤差模式分析,可將(1) 中所述之物理現象視為輸入干
擾,藉由適當的安排控制器參數和系統中可調整參數,以抑制這些干擾源
對系統精度的影響。在第二階段,針對(2) 中物理上不能視為輸入干擾之
物理現象,將透過靈敏度分析找出造成模式不準度的關鍵參數,設計者將
著眼於關鍵元件的精度要求和透過調整控制器或系統中的可調整參數以降
低其靈敏度。實驗將以直流伺服馬達驅動撓性軸或剛性軸,再藉由導螺桿
移動裝 光學尺的工作台,並配合使用個人電腦來構成閉迴路系統。由理
論論分析顯示,經由以模式為基礎的動態系統分析,可以找出影響系統性
能與精度的關鍵,進而獲得低成本、高精度的機電傳動軸系統。未來可應
用文中所提之分析方法先提高傳統機電系統精度,再加上壓電元件,以兩
階段方式達成超精密定位要求,並希望能廣泛應用於機電、光電等產品的
設計上。
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