學位論文

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    機械手臂之加速度觀測及其應用
    (2017) 陸俊瑋; Lu, Chun-Wei
    本文主旨為雙軸機械手臂加速度的估測，並且使用線性加速度感測器來量測。由於一般在市面上角加速度感測器比較難以取得，因此在實驗中使用線性加速度規。一般常用的線性加速度規通常是電容式與壓電式加速度規兩種。由於MEMS技術的進步使的電容式加速度規變得無所不在，但是與壓電式加速度規相比，電容式加速度規在頻寬與雜訊之間存在很大的衝突，因此限制了它們在高性能運動系統的應用。另一方面，壓電式加速度規在頻寬與雜訊之間有很好的平衡，卻無法量測低頻之加速度訊號。 在本研究中，在具有兩個旋轉關節的雙軸機械手臂之末端安裝兩個壓電式加速度規，並且使用光學編碼器來測量兩個旋轉關節的角度。接著使用角度和壓電式加速度規所量測之線性加速度，估測出兩個旋轉關節的直角座標加速度。 本文實驗平台採用TI TMS320C6713 DSP與Xilinx可程式閘陣列(FPGA)結合而成之控制器硬體核心，以C語言與硬體描述語言(VHDL)作為控制器設計之發展工具。本文實現所提出的加速度觀測器設計方法，並且使用加速度干擾補償器(ADOB)，比較各種加速度訊號對於實驗平台控制性能之影響，由實驗結果可知本方法具有實用性。
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    加速度觀測器於線性平台之追蹤控制應用
    (2017) 李柏辰; Lee, Po-Chen
    本文研究主為找出品質良好之加速度訊號，並應用於線性平台系統以達到更好的控制性能。本文實驗使用之加速規為壓電式和電容式加速規，並使用其量測之加速度應用於線性平台的追蹤控制。 研究動機是為改善加速規之缺陷，由於壓電式加速規無法量測到低頻訊號，因此壓電式加速規的運用是受限的；電容式加速規雖具有較完整之量測能力，但有訊號雜訊較大且動態頻寬較小之缺點。本論文主要提出整合式加速規及設計加速度觀測器，來改善加速規缺點；整合式加速規為融合電容式與壓電式加速規兩者，而加速度觀測器結合壓電式加速規量測的加速度訊號與光學尺量測的位置訊號，以補償壓電式加速規量測無法量測低頻加速度的缺陷。 本文實驗平台以伺服馬達結合導螺桿組成之線性平台，進行直線運動定位及追蹤控制。採用TI TMS320C6713 DSP與Xilinx可程式閘陣列(FPGA)結合而成之控制器硬體核心，並以C語言與硬體描述語言(VHDL)作為控制器設計之發展工具。本文使用提出的方法、壓電式與電容式加速規，以不同方式得到加速度訊號，並且使用於加速度干擾補償器(acceleration-based disturbance observer, ADOB)於平台的位置控制，以比較不同加速度訊號對控制性能的影響。由實驗結果可知，本文提出的方法皆能有較好的控制性能。