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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林志和
研究生(外文):C. H. Lin
論文名稱:超音波平台之控制系統設計與測試
論文名稱(外文):Control System Design and Characteristic Tests of an Ultrasonic Stage
指導教授:歐陽敏盛歐陽敏盛引用關係
指導教授(外文):M. S. Ouyang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:超音波平台模糊類神經控制器
外文關鍵詞:Ultrasonic StageFuzzy Neural Network Controller
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本文所設計與研製的超音波平台是以PC-Base為基礎,配合模糊類神經網路控制器,使超音波平台系統能在順暢且穩定的情況下運動。此平台是使用本研究室自行研發的薄盤式超音波致動器來做為驅動裝置,除了可避免電磁波干擾,更具有構造簡單、價格低廉及結構輕薄短小等優點,可廣泛應用於各種場合。平台的機械裝置則是使用本實驗室所設計的超音波平台機構,來做為定位系統的實驗裝置;至於量測系統方面,選用上銀科技所開發的磁性感測系統(解析度為5.0 um)和仲成公司的AD / DA伺服控制介面卡,透過PC完成整個系統的實驗架構。
由於機械系統普遍存在不動帶和遲滯現象,此非線性現象勢必增加系統在分析與控制的難度,因此本文藉由使用兩組驅動裝置以改善機械系統的非線性現象;另外控制器的設計上,則使用模糊類神經控制器,以解決機械系統數學模型難以取得的問題。由實驗結果得知本文所提出的雙驅動裝置和模糊類神經控制器的設計,能使平台達到1.25 um的定位精度。
關鍵詞:超音波平台、模糊類神經控制器。
摘 要……………………………………………….…………………Ⅰ
誌 謝……………………………………………….………………….Ⅱ
目 錄………….………………………………….…...……………….Ⅲ
圖 目 錄..…….………………………………………..……………….Ⅴ
表 目 錄…………………………………………….……..…………...Ⅸ
第一章 緒論…….…………………………..………..………………….1
1.1前言..…………………………………………….…….………...1
1.2研究動機…………………………..…….……………….……...2
1.3文獻回顧…………………………………………….…………..3
1.3.1壓電致動器的發展歷史……………………..…………..3
1.3.2壓電平台種類……………………..……………….…….4
1.3.3控制理論…………………………………..………..……5
1.4研究主題………………………………………………………..11
第二章 壓電致動器理論……….…...……..…….……………………..12
2.1壓電材料發展歷史……………...…………………….……….12
2.1.1壓電效應…………………………..……………………12
2.1.2壓電材料……………………………..…………….…...12
2.2超音波馬達….………………………………………...……….16
2.3側推式超音波致動器..……….………………………………..18
2.3.1壓電致動片介紹.……………………………………….18
2.3.2致動器結構...…………………………………………...18
2.3.3致動器致動方式.……………………………………….18
第三章 超音波平台特性量測與分析...……………………………….23
3.1平台特性量測與分析………………….……..………………..23
3.1.1不動帶(Dead zone)..……………………………………24
3.1.2遲滯效應………………………………………………..27
3.1.3平台移動速度..…………………………………………33
3.1.4定位精度………………………………………………..36
3.2扭力改善..…………………….………………………………..43
3.3其他特性改善……………….…………………………………47
3.3.1溫度效應….……………….…………….……………...47
3.3.2磨耗問題.………………….………….………………...47
第四章 控制器設計……………....……………………………………50
4.1模糊理論….……………………………………….…………..50
4.2類神經網路理論.………………………………………………54
4.3控制器設計.……………………………………………………58
第五章 實驗系統架構與實驗結果……….…………………………....64
5.1實驗系統架構……………………………………………….…64
5.1.1機械裝置………………………….….…………………66
5.1.2平台驅動電路..……………………….....……………...67
5.1.3磁性尺量測系統.……………………………..………...69
5.1.4介面卡、電腦…………………………………....……..73
5.1.5雙致動裝置…..………………………………………....77
5.2實驗結果..……………………………………………………...79
第六章 結論與建議事項…………………..………..…..…………..…85
6.1結論..……………………….…………………….….…………85
6.2建議事項..………………….…………………..…….………...87
參考文獻…...…………………………..…………...…………………..90
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