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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:翁榮華
研究生(外文):Jung-Wha Weng
論文名稱:雙軸升降機台同步定位控制
論文名稱(外文):Synchronized position control of a two-axes elevation machine
指導教授:施慶隆施慶隆引用關係
指導教授(外文):Ching-Long, Shih
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:交互耦合控制
外文關鍵詞:Cross-coupled controllerFuzzy PD-Like controller
相關次數:
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雙軸升降平台為由雙軸馬達組成的升降機構,其可藉由同步控制方式來達成雙軸同步定位。本論文以軌跡追隨方法實現升降機台同步定位及軌跡控制,使其升降時能以較微小的同步誤差及追隨誤差達到同步定位。經由電腦模擬及實驗可證明本論文提出的方法可達到雙軸同步定位控制。
A two-axes elevation machine, which is driven by two DC motors, can be synchronized by using synchronized position control method. This thesis implements the synchronized position control of an elevation machine by position tracking control with small following error and steady state error. By computer simulation and experience it is shown that the proposed synchronized control strategy is effectiveness and performs well.
目 錄
中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………...II
目錄…………………………………………………………………….III
第一章 緒論…………………………………………………………1
1.1研究目的與動機……………………………………………1
1.2 文獻回顧…………………………………………………...2
1.3 論文架構…………………………………………………...6
第二章 系統模式建立………………………………….....………...7
2.1 系統建立…………………………………………………...7
2.2 系統參數量測…………………………...............................9
第三章 雙軸同步控制器設計……………………………………..13
3.1 雙軸升降機構系統簡介………………………………….13
3.2雙軸伺服系統與同步耦合架構…………………………..15
3.3 模糊控制理論…………………………………………….16
3.3.1 模糊理論簡介………………...…………………….16
3.3.2 模糊集合與歸屬函數………………………………18
3.3.3 模糊推論與模糊規則庫……………………………20
3.3.4 解模糊化……………………………………………24
3.4 控制主架構……………………………………………….25
3.5 模糊控制器設計………………………………………….26
3.5.1 單軸軌跡模糊控制器………………………………26
3.5.2 同步耦合模糊控制器………………………………28
第四章 模擬與分析………………………………………………..31
4.1 簡介……………………………………………………….31
4.2 軌跡命令介紹…………………………………………….31
4.3 模擬結果………………………………………………….33
第五章 實驗結果及分析…………………………………………..66
5.1 實驗系統架構介紹……………………………………….66
5.2 實驗項目………………………………………………….67
5.3 實驗結果………………………………………………….68
5.3.1 梯形速度及位置軌跡實驗項目……………………69
5.3.2 S形速度及位置軌跡實驗項目…………………...69
5.4 實驗結果分析 …………….……………………………101
第六章 結論與未來展望………………………..………………..102
參考文獻………………………………………………………………103



圖表索引
圖 1.1 雙軸升降平台系統架構圖……………………………………...2
圖 1.2 同步主端命令(Synchronized Master Command)架構圖控制
…………………………………………………………………………....3
圖 1.3 主從端命令(Master-Slave Command)架構圖….......................4
圖 1.4 同步耦合控制 (Cross-coupled control) 架構….......................4
圖 1.5 應用同步耦合架構……………………………………………...5
圖 2.1 為馬達閉迴路控制架構…………………………………………7
圖 2.2 欠阻尼二階系統的步級響應圖………………………………...8
圖 2.3 雙軸步級響應比較圖……………………………………….....12
圖 3.1 主控制板實體圖……………………………………………….13
圖 3.2 驅動板實體圖………………………………………………….14
圖 3.3 雙軸同步耦合架構圖………………………………………….15
圖 3.4 模糊控制器架構圖…………………………………………….17
圖 3.5 歸屬函數圖形………………………………………………….19
圖 3.6 步級響應圖…………………………………………………......21
圖 3.7 平面軌跡與規則庫…………………………………………….22
表 3.1 模糊知識庫…………………………………………………….22
圖 3.8 同步主端命令(Synchronized-Master Command)架構圖…...25
圖 3.9 主從式同步(Master-Slave synchronized Command)架構圖
…………………………………………………………………………..25
圖 3.10 位置閉迴路系統方塊圖………..…………………………….26
圖 3.11 控制器的輸入歸屬函數………..……………………………..26
圖 3.12 控制器輸出歸屬函數…………………………………………27
表 3.2 位置控制模糊規則庫………………………….………………27
圖 3.13 交互耦合控制器系統方塊圖………………………………...28
圖 3.14 控制器的輸入歸屬函數………………………………...........29
圖 3.15 輸出歸屬函數………………………………...........................29
表 3.3 交互耦合控制模糊規則庫…………………………………….30
圖 4.1 T形速度曲線命令……………………………………………31圖 4.2 S形速度曲線命令…………………………............................32
圖 4.3 軌跡命令產生器…………………………...............................32
圖 4.4 同步主端命令……………………….......................................33
圖 4.5 主從端命令………………………….......................................33
圖 4.6 上升定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖……............................35
圖 4.7 上升定位 2.5 mm 速度曲線響應圖....................................36
圖 4.8 上升定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖............................37
圖 4.9 上升定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖............................38
圖 4.10 上升定位 5 mm 軌跡變化響應圖.....................................39
圖 4.11 上升定位 5 mm 速度曲線響應圖......................................40
圖 4.12 上升定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................41
圖 4.13 上升定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................42
圖 4.14 下降定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖..................................43
圖 4.15 下降定位 2.5 mm 速度曲線響應圖..................................44
圖 4.16 下降定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖..........................45
圖 4.17 下降定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖..........................46
圖 4.18 下降定位 5 mm 軌跡變化響應圖.....................................47
圖 4.19 下降定位 5 mm 速度曲線響應圖.....................................48
圖 4.20 下降定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................49
圖 4.21 下降定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................50
圖 4.22 上升定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖..................................51
圖 4.23 上升定位 2.5 mm 速度曲線響應圖..................................52
圖 4.24 上升定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖..........................53
圖 4.25 上升定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖..........................54
圖 4.26 上升定位 5 mm 軌跡變化響應圖.....................................55
圖 4.27 上升定位 5 mm 速度曲線響應圖.....................................56
圖 4.28 上升定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................57
圖 4.29 上升定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................58
圖 4.30 下降定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖..................................59
圖 4.31 下降定位 2.5 mm 速度曲線響應圖..................................60
圖 4.32 下降定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖..........................61
圖 4.33 下降定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖..........................62
圖 4.34 下降定位 5 mm 軌跡變化響應圖.....................................63
圖 4.35 下降定位 5 mm 速度曲線響應圖.....................................64
圖 4.36 下降定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................65
圖 4.37 下降定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................66
圖 5.1 雙軸升降實驗機台.................................................................67
圖 5.2  上升定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖..................................69
圖 5.3  上升定位 2.5 mm 速度曲線響應圖..................................70
圖 5.4  上升定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖..........................71
圖 5.5 上升定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖..........................72
圖 5.6  上升定位 5 mm 軌跡變化響應圖.....................................73
圖 5.7  上升定位 5 mm 速度曲線響應圖.....................................74
圖 5.8  上升定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................75
圖 5.9  上升定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................76
圖 5.10 下降定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖..................................77
圖 5.11 下降定位 2.5 mm 速度曲線響應圖..................................78
圖 5.12 下降定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖..........................79
圖 5.13 下降定位2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖...........................80
圖 5.14 下降定位 5 mm 軌跡變化響應圖.......................................81
圖 5.15 下降定位 5 mm 速度曲線響應圖.......................................82
圖 5.16 下降定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖...............................83
圖 5.17 下降定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖...............................84
圖 5.18 上升定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖....................................85
圖 5.19 上升定位 2.5 mm 速度曲線響應圖....................................86
圖 5.20 上升定位 2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖............................87
圖 5.21 上升定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖............................88
圖 5.22 上升定位 5 mm 軌跡變化響應圖.......................................89
圖 5.23 上升定位 5 mm 速度曲線響應圖.......................................90
圖 5.24 上升定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖...............................91
圖 5.25 上升定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖...............................92
圖 5.26 下降定位 2.5 mm 軌跡變化響應圖....................................93
圖 5.27 下降定位2.5 mm 速度曲線響應圖.....................................94
圖 5.28 下降定位2.5 mm 軌跡追隨誤差響應圖.............................95
圖 5.29 下降定位 2.5 mm 軌跡同步誤差響應圖............................96
圖 5.30 下降定位 5 mm 軌跡變化響應圖.......................................97
圖 5.31 下降定位 5 mm 速度曲線響應圖.......................................98
圖 5.32 下降定位 5 mm 軌跡追隨誤差響應圖...............................99
圖 5.33 下降定位 5 mm 軌跡同步誤差響應圖.............................100
表 5-1 誤差比較表...............................................................................101
參考文獻

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