嵌入气静压轴承之气压伺服平台介绍.ppt

嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平台介紹 報告人：莊潤郁 日期：2007年5月29日　 Thanks for Your Attention! * 控制組專題討論 大綱 一.緒論 二.系統架構 三.摩擦力量測 四.定位控制 五.循跡控制 氣壓缸活塞及缸壁之間的摩擦力,使伺服氣壓定位系統在低速時產生黏滯滑動現象,以至於難以達到精密之定位及循跡控制 Mechatronics 12 (2002) 813–831 A study on tracking position control of pneumatic actuators 一、緒論 摩擦力對定位控制的影響 摩擦力對循跡控制的影響 二、系統架構 嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平台三視圖 圓形平面氣靜壓軸承結構圖: 氣靜壓軸承式平台分體圖: 供氣壓力 :Ps=2.5bar 配氣槽寬度:GW=0mm 配氣槽深度:HG=0mm 節流器數：n=3 節流器分布半徑:R=2mm 軸承間隙：h=10um 節流孔徑：d=0.2mm 承載能力：FL=1.9526kgf 無配氣槽軸承之壓力分布 供氣壓力 :Ps=2.5bar 配氣槽寬度:GW=0.4mm 配氣槽深度:HG=0.04mm 節流器數：n=3 節流器分布半徑:R=2mm 軸承間隙：h=10μm 節流孔徑：d=0.2mm 承載能力：FL=3.9168kgf 具配氣槽軸承之壓力分布 氣靜壓軸承式氣壓缸剖面圖: 氣靜壓軸承式氣壓缸之活塞及端蓋配氣槽分布圖: 氣靜壓軸承式氣壓缸之結構 供氣壓力:Ps=4bar 偏心量:e=2μm 配氣槽寬度:GW=0mm 配氣槽深度:HG=0mm 氣室壓力:PA=PB=0bar 軸承間隙：h=10μm 節流孔徑：d=0.2mm 承載自重：FL=3.0697kgf 無配氣槽活塞之壓力分布 供氣壓力:Ps=4bar 偏心量:e=2μm 配氣槽寬度:GW=0.5mm 配氣槽深度:HG=0.2mm 氣室壓力:PA=PB=0bar 軸承間隙：h=10μm 節流孔徑：d=0.2mm 承載自重：FL=1.1864kgf 具配氣槽活塞之壓力分布 系統架構示意圖 三、摩擦力量測 摩擦力量測平台系統架構圖 氣壓缸摩擦力與運動速度之關係圖 系統摩擦力與運動速度之關係圖 摩擦力量測結果 四、定位控制 雙模自調式模糊控制方塊圖 單步階定位控制響應圖 循跡控制方塊圖 五、循跡控制 模糊滑動控制器 由於平台的低摩擦特性，加上氣體的可壓縮性，造成循跡容易發生抖動的現象，所以我們使用模糊滑動控制器，再有考慮加速度誤差的情形下可有效的降低振動現象。我們取滑動平面方程式： 。目標是滑動平面方程式為0，即 ，求解ODE可得 ,即位置輸出會以 之速度收斂到目標值，但由於循跡時目標值隨時間改變，以致無法即時使誤差收斂到0。 PI型模糊控制器 相較於PD型模糊控制器,PI型模糊控制器有較慢的響應速度，且能有效的消除偏移的誤差。 弦波端點補償 弦波的端點處速度變化量大,速度由高變低然後轉向再由低速變高速的過程中，低速時的摩擦力較大，容易使控制命令在低速時，造成較大的誤差，故我們在平台速度小於 時加入誤差補償: 其中 為加入端點補償的速度邊界