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研究生:李忠儒
研究生(外文):LI, JHONG-RU
論文名稱:雙軸武器載台之模型建置及強健控制器設計
論文名稱(外文):Modeling and Robust Controller Design for a Biaxial Weapon Carrier
指導教授:葉富鈞
指導教授(外文):Yeh, Fu-Chun
口試委員:葉富鈞石大明李敏凡
口試委員(外文):Yeh, Fu-ChunShih, Ta-MingLee, Min-Fan
口試日期:2016-06-13
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:飛機系統工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:直流馬達武器載台強健控制PID控制器
外文關鍵詞:DC motorweapon carrierrobust controlPID controller
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本文提出一雙軸武器載台之模型建置及強健控制器設計,以武器載台為設計本體,透過參數估測理論,建立全系統之數學模式。本研究採用直流馬達驅動武器載台,配合武器載台經分析直流馬達之物理模式,確定馬達系統以三階數學模型趨近就可滿足較佳系統需求。接著透過強健控制(Roust Control)法則進行控制,使馬達能在較短時間內達到快速反應,讓武器載台之系統穩定度能滿足需求及快速精確的瞄準目標。
本研究引入PID控制器(Proportional-Integral- Derivative controller,PID)與強健控制器做比較,使用MATLAB程式中的Simulink模組進行分析模擬,經由系統參數調變驗證強健控制系統之穩定性的確優於PID控制器。本研究經由系統模擬整理出四項系統性能:超越量(Overshoot)、安定時間(Settling time)、上升時間(Rise time)及穩態誤差(Steady-state error)。模擬結果顯示,強健控制器在上升時間及安定時間優於PID控制器之參數,另外穩態誤差及超越量方面,強健控制器與PID控制器具有接近的結果,都能在較短的時間內達到系統的穩定度,由理論分析及模擬驗證都證明強健控制器對雙軸武器載台具有優越的控制效果。


This paper addresses a model establishment for a biaxial weapon carrier and a robust controller design, to design the weapon carrier, through the parameter estimation theory, and establish mathematical model of the whole system. This research, which adopts DC motor drive weapon carrier and works with weapon carrier by analyzing physical model of DC motor to determine motor system which using third-order mathematical model approach, can be satisfy the system requirements. Through the robust control law, the motor can achieve a quick response in a short time, so that the system stability of the weapon carrier can satisfy the requirements of quick response and precision aim at target.
In this research, lead into the PID controller compared with the robust controller, using the Simulink modules to analyze computer simulation in MATLAB, through the system parameters modulation to verify the stability of robust control system is indeed better than the PID controller. In summary, computer simulations measured four system performances: overshoot, settling time, rise time, and steady-state error. The simulation results show the rise time and settling time parameters of the robust controller are excellent compared to the PID controller. For the other aspects of the steady-state error and overshoot, the robust controller and the PID controller have close results. The weapon carrier design can in a short time achieve stability of the system by theoretical analysis and simulation verification, so as to have proved the robust controller for biaxial weapon carrier having excellent effect.

摘要 I
ABSTRACT II
目次 IV
圖表目次 VI

第一章 前言 1
第一節 研究動機 1
第二節 文獻回顧 2
第三節 研究目的 6

第二章 參數估測 7
第一節 馬達系統理論與模型建置 8
第二節 陀螺儀原理 10
第三節 齒輪系統理論 10

第三章 控制器之設計 14
第一節 強健控制法則的應用 14
第二節 順滑模式控制器設計 18
第三節 PID控制器 22
第四節 MATLAB/Simulink 25

第四章 模擬結果與討論 27
第一節 模擬設計與參數設定 27
第二節 模擬測試 29

第五章 結論與建議 38
第一節 結論 38
第二節 未來發展建議 38

參考文獻 39

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[38]http://www.mathworks.com/products/?s_tid=gn_ps。MATLAB官方網站。

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