CNC伺服馬達之精密控制、自動調整補償、與遠端監控

Abstract

本論文完成以DSP2812為控制核心的永磁式交流同步伺服馬達驅動器，可接收並列輸出的編碼器，亦可以接收特定幾款串列輸出的弦波編碼器，並將驅動器的硬體與軟體加以模組化，以便研究人員能夠容易的複製硬體，並且對伺服控制架構能夠快速的上手。 在實際應用上，伺服馬達在工業界的應用場合非常廣泛，其負載條件往往不同，為了使其有良好的性能，本文提出以擾動觀測器進行轉動慣量與黏滯係數的自動估測，除了提供PI控制器增益的調整，擾動觀測器亦可抑制外部擾動，使伺服馬達的剛性提升。在許多運動控制的應用中，摩擦力一直是限制系統性能的主要因素之一，但是因為非線性是它的自然特性，本文採用前饋式非線性補償器補償非線性摩擦力。最後在DYNA CNC 1007 工具機循圓實驗的結果指出，其真圓度偏差量由13.327 um 改善至2.004 um，輪廓誤差有效值由2.209 um 改善至0.521 um，其品質已超越一般工業用驅動器。 本文最後透過乙太網路(Ethernet)與RS-232實現伺服馬達遠端監控系統，提供遠端獲得系統模型、摩擦力曲線與負載慣量比等重要資訊，使遠端的專家可以輔助現場人員調整設備，縮短與客戶端之間的距離，可大幅降低維修成本。