新型滾珠螺傳動系統之運動控制

Motion Control of a Novel Ball Screw Transmission System

張凱弼(Kai-Bi Chang)

指導教授 ： 謝文祥

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與機電工程研究所/碩士(2011年)

摘要

本研究之目的在於提出新型滾珠螺桿傳動系統之系統化運動控制方法，使其可產生精確的輸出運動。首先，探討新型滾珠螺桿傳動系統的構造與運動特性。接著，進行設計改善，來提升機構輸出的精度。然後，以系統識別求得系統之數學模型，再進行改良型PID控制器與ILC控制器設計。更進一步，以電腦模擬驗證設計之正確性。最後，進行雛型機製作與實驗，驗證所提方法之可行性。由實驗結果顯示，實驗輸出與預期輸出極為吻合，因此，所提運動控制方法是可行的。

關鍵字

滾珠螺桿 ； 歐丹聯軸器 ； 變轉速機構 ； PID控制 ； ILC控制

並列摘要

The purpose of this study is to propose a systematic approach for motion control of a novel ball screw transmission system, such that it can produce output motions with high accuracy First, the structures and characteristics of system are investigated. Then, an improving design is preformed to improve the precision of the mechanism. Moreover, the mathematical model of the system is obtained by the system identification experiment, and then the designs of the modified PID controller and the ILC controller are carried out. Furthermore, the correctness of the designs is validated by computer simulation. Finally, a prototype machine and an experimental setup are established and tested. The experimental results show that the experimental output agrees well with the required output speed. Consequently, the proposed method is feasible.

並列關鍵字

Ball screw ； Oldham couplings ； Variable speed mechanism ； PID control ； ILC control

參考文獻

30. 陳政宇，混合變轉速系統之運動控制，碩士論文，國立虎尾科技大學自動化工程研究所，2010年。

43. 李承和，複合驅動式伺服沖床之沖壓性能研究，博士論文，國立清華大學動力機械工程學系，2007。

47. 顏鴻森，機構學，東華書局，台北，1999年。

49. 律廷科技股份有限公司，滾珠螺桿型錄，台中，2001年。

6. Hsieh, W. H., ”A Kinematic Study on a Novel Press System,” Key Engineering Materials, Vol. 364-366, pp. 595-600, 2008.