撓性機構系統的摩擦控制策略研究

Research on Position Control Strategy for Flexible Mechanism with Friction

曹爾發

指導教授 ： 吳昌暉

元智大學/工程學院/機械工程學系/碩士(2004年)

摘要

摩擦力是一種非常複雜的物理現象，存在於各種機械系統中，會降低系統的追蹤性能，本論文旨在研究一基礎控制策略應用之於撓性結構系統時的設計方案，並降低摩擦力所造成的追蹤誤差。
本研究採用一動態摩擦力模型(LuGre model)來描述剛性、撓性機構中位置定位與追蹤所產生的摩擦現象。在剛性機構的控制策略上，使用傳統的PID控制器、前置濾波器加上前饋摩擦補償器獲得了不錯追蹤性能，並模擬系統摩擦力參數擾動時，對系統追蹤誤差產生的影響。在撓性機構方面，依共振頻率與位置迴路頻寬的關係，分為弱撓性與強撓性系統，模擬撓性程度的不同，所產生的摩擦現象，在撓性機構的控制策略上，採用了PI-Lead、陷波濾波器、前置濾波器加上前饋摩擦補償器來減少摩擦力所帶來的追蹤誤差，模擬不同大小的輸入命令與控制策略分析其追蹤誤差補償效果中，歸納總結此摩擦補償器的限制條件，若滿足此限制條件，在位置定位與追蹤時能有不錯的效果，而此限制條件在工程實務上對於撓性機構降低摩擦力所產生的追蹤誤差可以有所幫助。

關鍵字

摩擦力 ； 撓性機構 ； 前饋摩擦補償器

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參考文獻

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