跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.9.171) 您好!臺灣時間:2025/01/14 06:43
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:謝伯岳
研究生(外文):Po-Yueh Hsieh
論文名稱:壓電微定位器追蹤控制的強健遲滯補償
論文名稱(外文):Robust Hysteresis Compensation for the Tracking Control of a Piezoelectric Micro-Actuator
指導教授:黃建立
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:自動控制工程所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:補償壓電微定位器追蹤控制遲滯
外文關鍵詞:HysteresisCompensationPiezoelectric Micro-Actuator
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:277
  • 評分評分:
  • 下載下載:45
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
本文主要探討壓電致動器驅動的微定位器的追蹤控制問題,壓電致動器表現顯著的非線性遲滯效應,必須在控制回路加以補償,才能達到理想的追蹤控制性能。
追蹤低頻的輸入訊號時,遲滯效應的成份大部份集中在低頻區域,有名的”零相位誤差追蹤控制器”(zero phase error tracking controller)結合”干擾觀測器”(disturbance observer)的控制架構可有效補償遲滯效應的低頻成份,達到良好的追蹤控制性能,但在追蹤高頻的輸入訊號時,遲滯效應含有不可忽略的高頻成份,若設計遲滯觀測器以精確估測遲滯效應,並補償遲滯的高頻成份,則能改進追蹤高頻輸入訊號的性能。
由於先前設計的遲滯觀測器對外部干擾有不具強健性的缺點,對此本文設計一個對低頻外部干擾具強健性的觀測器,稱為”高頻遲滯觀測器”,在低頻外部干擾影響下亦可精確估測遲滯的高頻成份,提出的控制架構運用”高頻遲滯觀測器”來補償遲滯的高頻成份,而遲滯的低頻成份和低頻的外部干擾則由”干擾觀測器”予以補償,本文設計的追蹤控制器的性能以模擬和實驗來加以驗證。
This thesis is intended to investigate the tracking control of a nano-positioner driving by a piezo-actuator. It is well known that piezo-electric actuators exhibit significant nonlinear hysteresis effect. The hysteresis effect has to be compensated in the control loop for achieving better performance.
In tracking low frequency reference signals, it is observed that most of the hysteresis energy is at low frequency regions. The well known zero phase error tracking controller with the disturbance observer control scheme is effective for compensating the lower frequency components of hysteresis and achieves excellent tracking performance. However, in tracking high frequency reference signals, there are notable portions of hysteresis energy at high frequency regions, which degrades the tracking performance. By using a previously designed observer called ‘hysteresis observer’, the high frequency components of hysteresis can be estimated and compensated for improving the performance in tracking high frequency reference signals.
A major shortcoming of the ‘hysteresis observer’ is that it is not robust to external disturbances. In this thesis, an observer called ‘high frequency hysteresis observer’ is designed, which estimates the high frequency components of hysteresis more accurately under low frequency disturbances. In the proposed control scheme, the ‘high frequency hysteresis observer’ is applied to compensate for the high frequency components of hysteresis while the low frequency components of hysteresis and the low frequency disturbances are compensated by the disturbance observer. The effectiveness of the proposed controller is verified through simulations and experiments.
中文摘要………………………………………………………………………………i
英文摘要………………………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………………………iii
圖目錄…………………………………………………………………………………v
第一章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 前言…………………………………………………………………………1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………………1
1.3 研究動機……………………………………………………………………2
第二章 遲滯模式和遲滯觀測器………………………………………………………4
2.1壓電微定位平台式.………………………………………………………………4
2.2模式離散化………………………………………………………………………7
2.3 ZPETC和干擾觀測器追蹤控制架構……………………………………………8
2.4遲滯觀測器控制架構……………………………………………………………12
第三章 高頻遲滯觀測器……………………………………………………………14
3.1遲滯觀測器設計…………………………………………………………15
3.2高頻遲滯觀測器設計……………………………………………………18
3.3 模擬結果…………………………………………………………………23
3.3.1 高頻遲滯觀測器之實現……………………………………………23
3.3.2 弦波模擬結果………………………………………………………24
3.4實驗結果…………………………………………………………………26
3.4.1 實驗架構……………………………………………………………………27
3.4.2 弦波實驗結果………………………………………………………………27
3.4.2.1實驗數據表 ………………………………………………………………34
3.4.3 三角波實驗結果……………………………………………………………35
3.4.2.1實驗數據表 ………………………………………………………………41
第四章 帶拒濾波器與前饋控制器設計……………………………………………42
4.1帶拒濾波的遲滯補償………………………………………………………42
4.1.1帶拒濾波器…………………………………………………………42
4.1.2 帶拒濾波的遲滯補償追蹤控制……………………………………43
4.1.3實驗結果……………………………………………………………45
4.2前饋控制器的遲滯補償……………………………………………………53
4.2.1前饋控制系統…………………………………………………………53
4.2.2實驗結果………………………………………………………………55
4.3實驗數據表 …………………………………………………………………59
第五章 結論…………………………………………………………………………60
參考文獻………………………………………………………………………………62
[1] P. Ge and M. Jouaneh, “Tracking control of a piezoceramic actuator”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 4, no. 1, pp. 209-216, 1996.
[2] B. M. Chen, T. H. Lee, C. C. Hang, Y. Guo and S. Weerasooriya, “An almost disturbance decoupling robust controller design for a piezoceramic bimorph actuator with hysteresis”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 7, no. 2, pp. 160-173, 1999.
[3] S. S. Ku, U. Pinsopon, S. Cetinkunt, S. Nakajima, “Design, fabrication, and real-time neural network control of a three-degrees-of-freedom nanopositioner,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 5, no. 3, pp. 273-280, Sept. 2000.
[4] J. M. Cruz-Hernandez and V. Hayward, “Phase control approach to hysteresis reduction”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 9, no. 1, pp. 17-26, 2001.
[5] C. L. Hwang, C. Jan and Y. H. Chen, “Piezomechanics Using Intelligent Variable-Structure Control”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 48, no. 1, pp 47-59, 2001.
[6] 黃恆庭, “壓電致動器遲滯模型之觀測器”, 逢甲大學自動控制工程學系, 碩士論文, 民國九十年。
[7] 黃嘉全, “含磁滯致動器微動平台之增益規劃控制”, 逢甲大學自動控制工程學系, 碩士論文, 民國九十年。
[8] 謝榮傑, “微定位平台的CMAC控制何增益規劃控制”, 逢甲大學自動控制工程學系, 碩士論文, 民國九十一年。
[9]陳皆福,“應用干擾觀測器和遲滯模式於壓電致動器的追蹤控制”,逢甲大學自動控制工程學系,碩士論文,民國九十二年。
[10]S.-B. Jung and S.-W. Kim “Improvement of scanning accuracy of PZT piezoelectric acruators by feed-forward model-reference control”, Butterworth-Heinemann Ltd Precision Engineering, vol. 16 ,no. 1, pp. 49-55, 1994.
[11] M. Tomizuka, “Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control”, ASME J. Dynamic Systems, Measuremen , and Control, vol. 109, pp. 65-68, 1987.
[12] Umeno, T. and Y. Hori, “Robust Speed Control of DC Servomotors Using Modern Two Degrees-of-Freedom Controller Design”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 38, No. 5, pp. 363-368, 1991.
[13]K.-Y. Tsai and J.-Y. Yen, “Servo system design of a high-resolution piezo-driven fine stage for step-and-repeat microlithography systems”, The 25th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 1999, vol. 1, pp. 11-16, 1999.
[14] H. O. Wang, K. Tanaka and M. F. Griffin, “An approach to fuzzy control of nonlinear systems: stability and design issues”, IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 4, pp. 14-23, 1996.
[15] G. S. Choi, Y. A. Lim, G. H. Choi, “Tracking position control of piezoelectric actuators for periodic reference inputs”, PERGAMON Mechatronics, vol. 12, pp. 669-684, 2002.
[16] Charles, L. Phillips and H. Troy Nagle, Digital Control System Analysis and Design, 儒林圖書有限公司, 1994.
[17] Lee, H. S. and M. Tomizuka, “Robust Motion Controller Design for High-Accuracy Positioning System”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 43, No. 1, pp. 48-45, 1996.
[18] Cetinkunt S,Yu Wl, Filloben J, Donmez A. Friction characterization experiments on a singal diamond-turning machine tool. Int J Mach Tools Manufact ,1994, 34(1);19-32, 1994.
[19] M. Tomizuka, “Robust Digital Motion Controller for Mechanical System”, ELSEVIER Robotics and Automous System, pp. 143-149, 1996.
[20] Endo, S., H. Kobayashi, C. J. Kempf, S. Kobayashi, M. Tomizuka and Y. Hori, “Robust Digital Tracking Controller Design for High-Speed Positioning System”, PERGAMON Control Engineering Practice, Vol. 4, No. 4, pp. 527-536, 1996.
[21] 許恭碩, “應用干擾觀測器於伺服機構摩擦補償之研究”, 逢甲大學自動控制工程系, 碩士論文, 民國九十年。
[22] B. Armstrong-Helouvry, Control of Machines with Friction. Boston, MA: Kluwer, 1991.
[23] C. J. Kempf and S. Kobayashi, “Disturbance Observer and Feedforward Design for a High-speed Direct-Drive Positioning Table”, IEEE Transactions on control Systems Technology, Vol. 7, No. 5, 1999
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 周伯乃:〈黃春明小說中的人性尊嚴〉,《文藝月刊》,第70期,1975年,頁14-19。
2. 周伯乃:〈黃春明小說中的人性尊嚴〉,《文藝月刊》,第70期,1975年,頁14-19。
3. 汪淑珍:〈小人物的代言者-黃春明〉,《全國新書資訊月刊》,第10期,1999年10月,頁19-20。
4. 汪淑珍:〈小人物的代言者-黃春明〉,《全國新書資訊月刊》,第10期,1999年10月,頁19-20。
5. 杜紫楓:〈兒童戲劇與我〉,《文化生活》,3卷6期,2000年7月,頁18~20。
6. 邱亞才:〈論黃春明作品中成人世界的渣滓〉,《臺北評論》,第6期,1988年,頁78-84。
7. 杜紫楓:〈兒童戲劇與我〉,《文化生活》,3卷6期,2000年7月,頁18~20。
8. 李雪莉:〈黃春明:只要很善良,就是幸福〉,《天下雜誌》,307期,2004年9月,頁170~171。
9. 李雪莉:〈黃春明:只要很善良,就是幸福〉,《天下雜誌》,307期,2004年9月,頁170~171。
10. 宋雅姿:〈臺灣文學苑--黃春明 生活就是小說〉,《書香遠傳》,33期,2006年2月,頁45~47。
11. 宋雅姿:〈臺灣文學苑--黃春明 生活就是小說〉,《書香遠傳》,33期,2006年2月,頁45~47。
12. 宋雅姿:〈黃春明 悠遊於文學與戲劇〉《文訊》,225期,2004年7月,頁64~65。
13. 宋雅姿:〈黃春明 悠遊於文學與戲劇〉《文訊》,225期,2004年7月,頁64~65。
14. 成章瑜:〈國寶級作家--黃春明 生命的大玩偶〉《遠見雜誌》,2004年4月1日,頁220~224。
15. 成章瑜:〈國寶級作家--黃春明 生命的大玩偶〉《遠見雜誌》,2004年4月1日,頁220~224。