實證質量致動器(Proof Mass Actuator，簡稱PMA)是一種電/磁/彈類型之致動器，其工作原理是將已經證明過的質量(或轉動慣量)，透過電磁力控制的方式，使得該質量具有可控的慣性(或力矩)，進而達到系統控制之目的。本文首先模擬之前的研究標的，設計及製作兩組致動器，供後續機電實驗及分析之用，其中一組有永久磁鐵而另一組則無。其次假設系統為：(1)一階線性的電子電路次系統(以等效電感與電阻為元件)，(2)非線性電/磁/彈力次系統(力量與電流平方及機械位移相關)，及(3)二階線性的機械振動次系統等組合。然後運用電/磁/彈理論，及已知的系統輸入條件，進行多層式(multi-stage)電子/機械之動態實驗。然後使用廣義的非線性系統模型，與多階段最小平方差的方法，識別出PMA機電系統之參數。最後，應用數值分析中的朗其-庫達法(Runge-Kutta method)，及識別參數合成系統的反應，並與系統模擬實驗數值進行比較，得到了相當近似的結果。

Two Proof Mass Actuators with and without permenant magnetic material have been manufactured for electric impedane, mechanical dynamic flexbility and mechatronic responses mesaurements. Based on the magnetic-solid theory, a generalized nonlinear sytem model and the multi-stage least squrare error method have been applied to the paramter estimation procedures. The system responses have also been simulated with a given input conditions and regressed parameters. Comparison of the numerical simulations by Runge-Kutta method with experimental simulation results is surveied and the close agreement .

中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
表錄 iv
圖錄 v
第一章 緒論 1
1.1 文獻回顧 1
1.2 研究目的及方法 1
1.3 內容概述 2
第二章 致動器之數學模型 3
2.1 致動器結構與原理 3
2.2電路之元件、系統及阻抗 5
2.3 機械次系統 11
2.4機電耦合系統方程式 13
第三章 致動器機電實驗 17
3.1 實驗設計及程序 17
3.1.1 靜態實驗 18
3.1.2 動態實驗 21
3.1.2.1 電路阻抗量測 21
3.1.2.2 機械振動之傳遞函數量測 28
3.1.2.3 系統機電實驗 33
3.2 實驗數據分析 37
3.2.1 電路電阻值 37
3.2.3 電磁力函數 42
3.2.4 電磁力增益函數 46
第四章 系統反應模擬 48
4.1 朗其-庫達法(Runge-Kutta method) 48
4.2 純電壓負載反應 52
第五章 結果與討論 57
5.1 系統動態特性 57
5.2 系統動態反應 57
第六章 結論 58
參考文獻 59
附錄一：Matlab 系統識別程式 61
附錄二：Matlab Runge-kutta method程式 70

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