# 臺灣博碩士論文加值系統

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 本文係在對撓性機械手臂分散式參數系統作動態分析與控制系統設計之研究，探討撓性機械手臂系統的穩定性分析與定位控制。即對撓性機械手臂的撓性問題做深入的探討，首著於撓性機械手臂之振動抑制下設計控制器，除須控制其剛體模態，而且必須抑制其撓性模態之振動行為，以期達到精確的軌跡控制。 首先以漢米頓原理(Hamilton’s principle)推導系統運動方程式來建立模型，經拉普拉斯轉換(Laplace transformation)以求出撓性機械手臂之受控系統轉移函數，得出系統精確之極零點位置，在據以根軌跡法分析選擇控制器設計。然後利用假設模態法(Assumed-mode method)對撓性機械手臂作模態分析，將偏微分方程式化成無窮多個振動模態之聯立二階常微分方程式，可將連續系統以無窮多個單自由度系統組合，並轉換成狀態空間表示式，方便於撓性機械手臂系統之動態模擬分析與控制系統設計。分析自然頻率方程式所得之自然頻率與極點位置相對照，驗證所取模態數以構成撓性機械手臂系統模擬上之精確性。最後結果顯示，藉由實用的PD控制器與速度回饋設計即可使閉迴路系統穩定，並結合基因演算法於控制器參數之調整，引入誤差準則的概念訂定適應函數，能更有效率地搜尋控制器參數，避免以試誤法的方式需要較多的嘗試時間，並有利於排除陷入到參數局部最佳值的問題。
 In order to meet the requirements for higher productivity and efficiency, the trend toward using faster, lighter and more accurate manipulators in industrial and space application are apparent. Many control system design methods for a flexible manipulator are either based on reduced order model or require distributed actuators, which are not available in reality. This thesis is concerned with some topics in the dynamic modeling and control of a flexible manipulator system with infinite dimensional system. First, Hamilton’s principle is used to derive the equations of motion and boundary conditions of the flexible manipulator arm. Then, the system transcendental transfer function is obtained from the actuator and sensor’s locations. The extended root-locus is used to analyze the exact infinite dimensional pole and zero positions. Next, in order to simulate this distributed parameter system, the Assumed-mode method is adopted and its accuracy is proved in advance. Because the control design and the computer simulation are based on the concept of the infinite dimensional system, there will not “control and observation spillover problems” happen and computational error concern which are encountered in most of the control of flexible structures. In this thesis, by using a discrete set of actuator and sensor without involving truncation of the higher frequency modes, it can be seen from computer simulation, the designed PD and velocity feedback control system for flexible manipulator arm can not only stabilize all the vibration modes but also can provide good tracking properties.
 摘要 IAbstract II誌謝 III目錄 V圖表索引 VIII第1章 緒論 11.1. 前言 11.2. 研究動機與目的 11.3. 文獻回顧 21.4. 研究流程 61.5. 本文大綱 7第2章 撓性機械手臂之數學模式推導 82.1. 撓性機械手臂之模型架構 82.2. 撓性機械手臂之運動方程式推導 112.3. 撓性機械手臂之自然頻率和特徵函數 132.4. 撓性機械手臂之轉移函數 202.5. 控制系統模擬的模態與狀態空間模型 25第3章 系統分析與控制器設計 313.1. 系統穩定性分析 313.1.1. 理論推導 313.1.2. 根軌跡穩定分析法 353.2. 系統根軌跡圖探討 363.3. PD控制器設計 373.4. Phase-lead補償器設計 423.5. 速度回饋補償 463.6. 結合基因演算法選擇控制器參數 483.6.1. 基因演算法的基本理論 483.6.2. 基因演算法之參數設定 493.6.3. 基因演算法之演算步驟 523.6.4. 適應函數的選擇 55第4章 數值模擬分析 584.1. 受控系統與參考輸入軌跡之追蹤 584.1.1. 受控系統 584.1.2. 響應軌跡之追蹤 584.2. 以第一模態主極點之設計與模擬結果 604.2.1. PD控制器設計 604.2.2. Phase-lead補償器設計 614.3. 速度回饋補償 654.4. 結合基因演算法設計PD控制器 674.5. 撓性機械手臂運動過程中之振動變形量 71第5章 結論與未來研究方向 755.1. 結論 755.2. 未來研究方向 77參考文獻 78附錄 82作者簡介 84
 [1]B. S. Chen and T. Y. Yang, “Robust Optimal Model Matching Control Design for Flexible Manipulators”, ASME Journal Dynamic System, Measurement and Control, Vo1. 115, pp. 173-178, 1993.[2]B. Wie and A. E. Bryson , “Modeling and Control of Flexible Space Structures”, In Proceedings of VPI and SU/AIAA Symposium on the Dynamics and Control of Large Flexible Spacecraft, pp. 153-174, 1981.[3]C.F. Kuo and C.Y. Kuo, “Modeling and Simulation of Nonlinear Dynamic in a Flexible Robot Arm”, Active Control of Noise and Vibration ASME, Vol. 38, pp. 149-156, 1992.[4]C. Y. Kuo and C. C. Huang, “Active Control of Mechanical Vibrations in a Circular Disk”, ASME Journal of Dynamic System, Measurement and Control, Vol. 114, pp. 104-112, 1993.[5]S. Cetlinkunt and W. L. Yu, “Closed-Loop Behavior of a Feedback-Controlled Flexible Arm: A Comparative Study”, Int. J. Robotics Research, Vol. 10, No. 3, pp. 263-275, 1991.[6]E. Barbieri, “Single-Input / Single-Output Transfer Function for a Flexible Slewing Link”, Journal of Robotic Systems, Vol. 10, No. 7, pp. 913-929, 1993.[7]E. Schmitz, “Experiment on the End-Point Position Control of a very Flexible One-Link Mipulator”, the Ph.D., Thesis in Stanford University ,Guidance and Control Laboratory, 1985.[8]G. F. Franklin, J. D. Powell and E. N. Abbas, “Feedback Control of Dynamic System”, Third Edition, Addison Wesley, 1994.[9]G. G. Hastings and W. J. Book, “Verification of a Linear Dynamic Model for Flexible Robotic Manipulators”, IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1024-1029, 1986.[10]G. Hohenbichler, P. Plockinger and P. Lugner, “Comparision of a Modal-Expansion and a Finite Element-Model for a Two-Beam Flexible Robot Arm”, IFAC. Robot Control, pp35-39, 1989.[11]G. D. Martin, “On the Control of Flexible Mechanical System”, Ph. D. dissertation, Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, Stanford, CA, SUDARR 511, 1978.[12]H. Kanoh and H. G. Lee, “Vibration Control of One-Link Flexible Arm”, 24th IEEE CDC, Lauderdale, Florida, pp. 1172-1177 , 1985.[13]J. Van and D. Vegte, “Feedback Control System”, Third Edition, Prentice-Hall, Inc., 1994.[14]K. Matei, “Modeling and Feedback Control of a Flexible Arm of a Robot for Prescribed Frequency Domain Tolerances” Automatica Vol. 29, No. 4, pp. 899-909, 1993.[15]B. C. Kuo, “Automatic Control systems”, Seventh Edition, Prentice-hall, 1997.[16]L. Meirovitch, “Analytical Methods in Vibrations”, pp. 42-46, 1967.[17]L. Meirovitch, “Dynamics and Control of Structures”, John Wiley & Sons Inc., 1990.[18]M. Szary, Y. Rong, F. Lee, “Transverse Vibration Control in the Free End of Flexible Robot Arms”, Active Control of Noise and Vibration, ASME, Dynamic Systems and Control Division, Vol. 38, pp. 271-274, 1992.[19]M. J. Balas, “Feedback Control Systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vo1. 23, No. 4, pp. 673-679, 1978.[20]Ogata, K., “Modern Control Engineering”, Second Edition, Prentice-Hall, 1990.[21]P. B. Usoro, S. S. Mahil, and R. Nadir, “A Finite Element/Lagrange Approach to Modeling Lightweight Flexible Manipulators”, ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Vol. 108, pp. 198-205, 1986.[22]S. B. Choi, B. S. Thompson and M. V. Gandhi, “Modeling and Control of a Graphite-Epoxy Composite Arm”, IEEE International Conference on Robotics and Automation, Vol. 2, pp. 1450-1455, 1990.[23]S. S. Ge, T. H. Lee and G. Zhu, “Tip Tracking Control of a Flexible Manipulator Using PD Type Controller”, IEEE International Conference on Control Applications, pp. 309-313, 1996.[24]S. Choura, S. Jayasuriya and M. A. Medick, “On the Modeling, and Open-loop Control of a Rotating Thin Flexible Beam”, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Transactions of the ASME 113, pp.26-32, 1991.[25]W. L. Nelson, “End-Point Sensing and Load-Adaptive Control of a Flexible Robot Arm”, IEEE Proceeding of 24th Conference on Decision and Control, pp. 1410-1415, 1985.[26]W.T. Qian and C. C. H. Ma, “Experiments on a Flexible One-Link Manipulator”, IEEE Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing, pp. 262-265, 1991.[27]黃義順，“撓性機械手臂之軌跡控制”，國立臺灣工業技術學院纖維及高分子工程技術研究所碩士論文，1996。[28]柯政賓，“應用參考模式適應性控制於撓性機械手臂之端點追蹤控制”，台灣科技大學纖維及高分子系碩士學位論文，2002。[29]周鵬程，“遺傳演算法原理與應用－活用MATLAB”，全華科技圖書股份有限公司。[30]江衍科，“改良型基因演算模糊控制器之設計與運用”，華梵大學機電工程研究所碩士學位論文，2004。[31]蔡政憲，“單桿撓性臂之穩定性分析”，國立臺灣工業技術學院纖維及高分子工程技術研究所碩士論文，1994.[32]顏柄郎， “單桿撓性臂之 及H∞ 控制”，碩士論文，國立台灣大學，1990。
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 1 改良型基因演算模糊控制器之設計與運用 2 大型撓性結構系統之測試平台建置與控制 3 撓性機械手臂之軌跡控制 4 應用參考模式適應性控制於撓性機械手臂之端點追蹤控制 5 單撓性臂點到點運動之鏡射軌跡規劃 6 單桿撓性機械臂之穩定性分析 7 簧片機械手臂精密度與準確度測量 8 軌道式機械臂伺服系統之研製 9 開迴路撓性機械臂的逆動力學分析與控制 10 原子力顯微鏡探針量測系統之動態建模與控制 11 利用鏡射軌跡規劃撓性臂之任意角位移

 1 吳昆壽（1999）。資優殘障學生教育現況與問題調查研究。特殊教育與復健學報，7，1-32頁。 2 李翠玲（1989）。資優殘障學生與未來成為傑出人才的關鍵。資優教育季刊，33，15-16頁。 3 林寶貴、李真賢（1987）。聽覺障礙學生國語文能力之研究。教育學院學報，12,1-29. 4 高淑芳、何秀珠（1997）。桃竹苗地區山地國小學童對其家庭環境、學習概況與行為困擾之認知研究。新竹師院學報，10，141-172。 5 高敏惠（1995）。成功聽障人士生涯歷程及其影響因素之探討。特殊教育研究學刊，12，217-233。 6 許天威、許澤銘、林三木、徐享良（1980）。大專院校盲（聾）學生之入學甄選制度與在學生活狀況研究報告。教育學院學報，5，1-90。 7 邢敏華（1995）。台北啟聰學校教師對校內溝通政策的看法及其執行方法之調查。特殊教育與復健學報,4,209-235。 8 邢敏華、黃士賓（1999）。聽覺障礙學生教育音響環境之調查研究。特殊教育學報，13，221-238。 9 張蓓莉（1987）。回歸主流聽覺障礙學生語文能力之研究。特殊教育研究學刊，3，119-134。 10 張蓓莉（1996）。國小啟聰教師教學行為之研究。師大學報，41，67-83。 11 黃瑞珍（1987）。資優的聽覺障礙學生。資優教育季刊，22，16-19. 12 陳昭儀（1996）。父母—資優生的最佳輔導者。資優教育季刊，61，13-18頁。 13 蔡典謨（1996）。資優生親職教育—透過家庭影響提高孩子的成就。教育資料集刊，21輯，301-317頁。

 1 撓性車輛主動式懸吊系統之動態建模與強健性控制器設計 2 機械手臂混合位置/阻抗控制之研究 3 智慧型移動式機械手臂之設計 4 六軸機械手臂之研製與位置控制 5 原子力顯微鏡探針量測系統之動態建模與控制 6 未知拘束面量測於機械手臂速度/力量混合控制之應用 7 機械手臂於生產設備之振動分析 8 機械手臂伺服運動控制之研究 9 具有撓性基座的五自由度機械手臂動態模擬分析 10 6自由度機械手臂系統之建置與實作探討 11 以視覺系統引導機械手臂對移動物進行追蹤之研究 12 以系統晶片發展具機器視覺之機械手臂運動控制 13 應用自適應滑動模式實現於機械手臂之位置控制器設計 14 六軸機械手臂運動控制晶片設計 15 結合機械手臂與移動機器人之無人搬運車系統

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