馬達智財聯盟 Motor Intellectual Property Alliance

三軸機構耦合螺桿系統之建模與控制

作者	許均豪、謝旻甫
摘要	近年來工具機之技術水率己被視為國家生產力和工業實力的重要指標，而未來製造業發展趨勢將以高產能、高效率與高精度為主，故如何提高加工速度與精度已成為產業之重要考量因素。而隨著產品加工或檢測面積的擴大，其設備尺寸亦不斷的變長，為增加工具機之剛性及穩定度，具多組馬達驅動之機構（如龍門式平台）被廣泛地應用在自動工業或電子等精密加工上。此外，某些設備需要大推力或大功率輸出（例如全電式射出成型機），可利用多組馬達共同出力來達成，以降低單顆馬達所需功率。然而此架構在控制上需克服此多組平行馬達之同步問題，除了精度上的考量之外，亦須避免因非同步所帶來的潛在機構破壞之危險。國內外之研究大多針對雙軸之具機構耦合系統，建立雙軸耦合同動之模型並設計控制器來增加系統之剛性及降低誤差，鮮少針對三軸以上之具機構耦合系統做探討。本論文針對一三軸機構耦合螺桿系統，推導其數學模型並提出一耦合鑑別方法，以找出近似之數學模型，做為控制器設計及系統模擬之用。本論文針對不同之主動軸位置提出不同之同動控制補償架構，並針對各同動架構之精度及延伸性上做一比較，以找出最適合本論文之同動架構。而三軸同動系統為一具機構耦合系統，故各軸會受相鄰兩軸之影響，此一影響因素在探討同動架構補償架構時，亦會被考慮在其中。在位置、速度的控制迴路上選擇適當的控制架構以降低系統誤差。基於系統複雜度之故，在同動控制器參數設計上採用基因演算法來求出系統之最佳參數，並藉由適當之適應函數選擇來驗證本論文所提出之三抽同動架構，最後透過實驗來驗證本論文所提出之控制架構及控制器設計“
關鍵字	同動控制，系統鑑別，機構耦合，螺桿同動平台