Realization and Control of a Damping Enhancement Compliant Stage by Incorporating Active and Passive Vibration Absorbers

摘要

撓性機構在精密定位領域扮演關鍵的角色，通常使用線切割加工金屬合金製作， 雖然撓性機構本身具有高精度的優點，但因金屬合金的低阻尼的特性，侷限撓性機構的定位控制器性能表現，如何提升撓性定位平台的可控頻寬成為極需要改善之目標。鑒於上述之問題，本論文以經過完善設計的撓性鉸鏈平台作為低阻尼平台之對照組，並透過模擬、數學解析與實驗建立原始低阻尼平台的模型。為了改善金屬定位平台低阻尼的特性，我們分別引入了橡膠剪力阻尼與主動減振控制系進行被動與主動式減振機制的設計，並針對減振機制進行最佳化流程之設計，同時整合兩種減振策略成結合式減振機制，達到提升受控系統等效阻尼之結果。在Matlab/Simulink的輔助模擬定位控制下，原始低阻尼平台經過各種阻尼強化後，皆可以達成降低系統之安定時間或減少控制器參數簡化控制器設計的效果。在定位控制實驗中也呈現此效果，原始低阻尼平台、被動式、主動式與結合式的PID控制步階響應安定時間分別為134 6；41 2、46 9、35 4ms，PID可控頻寬對應第一共振頻佔比分別為27%、37%、35%、31%，證明提升等效阻尼可以有效提升控制頻寬對應第一共振頻的佔比，且可以大幅縮短定位控制系統安定時間。loop transmission shaping定位控制實驗中，透過結合式阻尼增強機制的平台對比低阻尼原始平台可以減少補償器數量，以提升系統附載強健能力，並維持高可控頻寬的表現。整體而言，本研究實現撓性精密定位平台，並設計減振機制成?平台的定位控制性能表現。

獎項日期	2020
原文	English
監督員	Kuo-Shen Chen (Supervisor)