以影像感測為基礎之單桿撓性機械臂定位控制系統

Abstract

本論文的主旨是在建立一套以十六位元個人電腦為主，配合輔微處理機的架構，以影 像作為感測器的撓性機械臂定位控制系統。 本實驗系統利用裝置在撓性臂根部上方的攝影機測量出撓性臂的前端偏位移後，以濾 波及截斷的方法求出撓性臂的泛座標值q1，再加上由馬達轉角位移感測器所量測到的 馬達角位移作為回授信號，對撓性機械臂在不同負載變化的情形下，分別以根軌跡法 和頻域響應法作分析，並進行模擬及控制實驗。 就利用影像為感測器之控制系統而言，量測速度是否夠快將為一大問題，為了增快速 度，本文利用多微處理機的結構，將影像資料及伺服環路控制以不同的取樣頻率分開 處理，並由實驗證明其即時處理的能力。 經由本文中所使用的狀態回授控制法則來控制撓性臂的振動後，可以很容易的將第一 、第二模態的阻尼比提高，使振動迅速的收斂，達到定位控制的目的。 本文共分六章，第一章將撓性臂的發展，量測技術及控制法則作一概略的說明。第二 章簡單的介紹了撓性臂的數學模型以及模態形狀（Mode shape）理論的分析。第三章 就系統所使用硬體細部作一規劃、說明，並加以整合及校正。第四章對系統模式作規 劃與分析，以作為設計控制系統的依據。第一章就前幾章的分析與規劃作一總結的測 試，並作模擬以對系統性能作評估。第六章為對未來的展望與結論。