嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平臺介紹

1、報告人：莊潤郁日期：2007年5月29日嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平臺介紹嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平臺介紹控制組專題討論大綱一一.緒論緒論二二.系統架構系統架構三三.摩擦力量測摩擦力量測四四.定位控制定位控制五五.循跡控制循跡控制u氣壓缸活塞及缸壁之間的摩擦力氣壓缸活塞及缸壁之間的摩擦力,使使伺服氣壓定位系統在低速時產生黏滯伺服氣壓定位系統在低速時產生黏滯滑動現象滑動現象,以至於難以達到精密之定以至於難以達到精密之定位及循跡控制位及循跡控制Mechatronics 12 (2002) 813831A study on tracking position control of pneumatic

2、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臺三視圖嵌入氣靜壓軸承之氣壓伺服平臺三視圖圓形平面氣靜壓軸承結構圖:氣靜壓軸承式平臺分體圖: 供氣壓力 :Ps=2.5bar 配氣槽寬度:GW=0mm 配氣槽深度:HG=0mm節(jié)流器數：n=3 節(jié)流器分布半徑:R=2mm軸承間隙：h=10um節(jié)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(jié)流器數：n=3 節(jié)流器分布半徑:R=2mm軸承間隙：h=10m節(jié)流孔徑：

3、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=2m 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=10m節(jié)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=2m 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=10m節(jié)流孔徑：d=0.2mm承載自重：FL=1.18

4、64kgf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臺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012345678910-0.100.1012345678910-0.100.1012345678910-0.100.1012345678910-0.100.1012345678910-0.100.1時時 間間 ( (s s) )誤誤差差( (u um m) )Ess = 0.02umEss = -0.04umEss = 0.02umEss = -0.02umEss = 0.04um單步階定位控制響應

5、圖循跡控制方塊圖五、循跡控制模糊滑動控制器 由於平臺的低摩擦特性，加上氣體的可壓縮性，造成循跡容易發(fā)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。See 0ee 1*teCetePI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，故我們在平臺速度小於 時加入誤差補償:min vdeuk ewhenyV其中為加入端點補償的速度邊界minV循跡結果圖循跡結果圖0.2Hz/1mm sin wave正弦波位置循跡實驗結果 利用所設計之控制利用所設計之控制器做正弦波循跡控器做正弦波循跡控制，在振幅制，在振幅1mm1mm頻頻率