精密CNC軌跡運動之模糊控制及摩擦力補償

Abstract

電腦數值控制工具機(CNC machine) 的價值，往往取決於其本身的加工精密度，因此 確保加工過程軌跡運動(contouring motion) 的準確格外重要。然而引起加工過程軌 跡誤差的原因甚多，本篇論文主要就控制迴路的設計與摩擦力(friction torque) 的 效應加以考慮，以期能達到一高精密度的加工成果。 近年來，模糊控制理論(fuzzy control theory)被廣泛的應用到各種不同的領域，主 要的原因是由於模糊控制器的設計不需要系統(plant) 詳細的數學模式(model) ，而 且對於一非線性系統(nonlinear system)亦可提供相當程度的控制成果。在本篇論文 中，嘗試利用自組式演算法(self-organizing algorithm) 進行模糊控制器的設計， 期能得到一組精簡而有效的模糊控制法則(fuzzy control rules) 。 摩擦力是一常見於各種機構之中的非線性現象，對於加工精密度的影響甚大，然而傳 統控制器的設計無法提供一有效和完全的解決。在本篇論文中，首先對於摩擦力的特 性進行分析與探討，並依據實驗結果設計一模型基準(model-based) 的摩擦力補償器 ，最後更利用遞迴最小平方法(recursive least square method) 估計摩擦力的各項 參數，以達到適應性(adaptive)的摩擦力補償。