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研究生:吳孟育
研究生(外文):Meng-Yu Wu
論文名稱:三自由度H型線性馬達定位平台之運動控制
論文名稱(外文):Motion Control of 3-DOF H-type Linear Motor Stage
指導教授:覺文郁覺文郁引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:光電與材料科技研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:線性馬達三自由度H型定位平台光學尺長行
外文關鍵詞:Linear motor3-DOF H-type stageencoderLong stroke
相關次數:
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在線性驅動應用上,線性馬達較旋轉馬達擁有直接驅動、響應快、高精度定位、低磨損等優點,但其應用與控制器設計方面卻沒有旋轉馬達來的成熟,因此各種的控制方法仍被繼續研究。
本文之三自由度H型線性馬達定位平台係由三組獨立線性馬達平台結合高精度光學尺所組成,其中平台下部與平台上部藉由旋轉軸承連結,因此平台可產生X、Y線性與θz角度三自由度運動。平台控制方面使用PID控制器,配合以基因演算法推導之調整公式,找出控制器參數來控制平台並測試其特性,以期望能達到長行程平台微米等級以下的定位精度。經實驗結果得到此平台線性位移解析度為0.1μm,線性定位誤差最大約為0.55μm。
The advantages of linear motor are direct motion,high precise position and low wear for comparison with the rotary motor in the linear motion industry. However, the controller design of the linear motor is undeveloped for comparison with the rotary motor. Thus, the development of control method for the linear motor has been considered an important task in accuracy enhancement.
The proposed 3-DOF H-type stage is composed of three inear motor stages and high precise encoders. The upper and lower stages are connected by the high-rigidity bearing to produce the three degrees of freedom (3-DOF) motion of the stage. The PID controller is used to be motion interface in this study. The motion interface can achieve the micro-position control of the long stroke stage by using the PID controller with parameters from the PID turning rule. The measurement results show the linear position resolution is 0.1μm, position error is about 0.55μm.
目錄
中文摘要…………………………………………………………………i
Abstract………………………………………………………………ii
致謝……………………………………………………………………iii
目錄……………………………………………………………………iv
表目錄………………………………………………………………vii
圖目錄………………………………………………………………viii
第一章 緒論…………………………………………………1
1.1前言………………………………………………………………1
1.2文獻回顧…………………………………………………………2
第二章 三自由度H型線性馬達定位平台系統介紹…………8
2.1前言………………………………………………………………8
2.2平台系統介紹……………………………………………………8
2.3平台組裝及校正………………………………………………17
2.3.1X-X軸平行度校正………………………………17
2.3.2平台幾何誤差......................................18
第三章 平台模型參數量測……………………………………28
3.1前言……………………………………………………………28
3.2繼電器回授測試…………………………………………28
3.2.1平台Ks與T參數之鑑別…………………………………31
3.3控制器設計…………………………………………………36
3.4PID控制器參數之設定…………………………………………38
第四章 三自由度H型線性馬達定位平台之控制及量測.....40
4.1平台之控制系統說明…………………………………………40
4.2光學尺校正……………………………………………………41
4.2.1光學尺校正實驗步驟與結果……………………………41
4.3平台控制法則…………………………………………………47
4.3.1平台d之求取………………………………………………49
4.3.2平台之最小解析度測試…………………………………52
4.3.3平台之步階響應…………………………………………54
4.4平台定位誤差…………………………………………………66
4.5平台X-X軸控制之同步情形…………………………………68
4.6平台X-Y軸之干涉情形………………………………………71
4.7平台弓型路徑尋跡控制………………………………………73
第五章 結論與未來發展…………………………………79
5.1結論……………………………………………………………79
5.2未來發展………………………………………………………79
參考文獻……………………………………………………………81
3.2.1平台Ks與T參數之鑑別…………………………………31
3.3控制器設計…………………………………………………36
3.4PID控制器參數之設定…………………………………………38
第四章 三自由度H型線性馬達定位平台之控制及量測.....40
4.1平台之控制系統說明…………………………………………40
4.2光學尺校正……………………………………………………41
4.2.1光學尺校正實驗步驟與結果……………………………41
4.3平台控制法則…………………………………………………47
4.3.1平台d之求取………………………………………………49
4.3.2平台之最小解析度測試…………………………………52
4.3.3平台之步階響應…………………………………………54
4.4平台定位誤差…………………………………………………66
4.5平台X-X軸控制之同步情形…………………………………68
4.6平台X-Y軸之干涉情形………………………………………71
4.7平台弓型路徑尋跡控制………………………………………73
第五章 結論與未來發展…………………………………79
5.1結論……………………………………………………………79
5.2未來發展………………………………………………………79
參考文獻…………………………………………………………81
Extended Abstract………………………………………………84
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