氣壓驅動史都華平台之研究

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1、聖約翰技術學院專題研究題目：氣壓驅動史都華平台之研究單位：機械系職級：副教授姓名：張銘崑日期：92/10/20行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告氣壓驅動史都華平台之研究StudiesofaPneumaticallyActuatedStewartPlatform計畫編號：NSC91-2212-E/29-003執行期限：91年8月1日至92年7月31日主持人：張銘崑新埔技術學院機械系計畫參與人員：陳建志、蔡明宏新埔技術學院機械系一、中文摘要控制架構為含適應模糊控制器的單軸系統和結構耦合單元。適應模糊控制器採用語搖、偏轉的三個自由度。平台由六支氣壓氣壓驅動史都華平台係六軸伺服

2、控制系統，是一個典型的MIM0控制問題，它具有六個自由度分別為決定位置的縱向、橫向、上下的三個自由度及決定縱搖、橫意式學習機構以修改模糊規則表，並採用模式匹配的技巧調整比例因子。本方法除了克服耦合效應外，並藉著線上修改模糊規則表與比例因子，預期可以達到良好的控制性能。缸支撐，藉由連桿長度的變化以決定其運動姿態，同時每一個軸之間互相產生結構關鍵詞：史都華平台，適應模糊控制器，耦合的效應，會劣化空間追蹤控制的性能。模式匹配因此利用分離控制的念，六軸氣壓伺服控制性能，然而除上述的應用外，特別iiApneumaticallyactuatedStewartplatformisamech

3、anicalmanipulatorwithsixdegreesoffreedom・Itconsistsofalowerbase,anupperplatformandsixconnectionlinks,whicharepneumaticcylinderinthisstudy・Bychangingthelinklengthsproperly,theupperplatformcanbemovedtoanydesiredpositionandorientationwithinitsworkingspace.Butitscouplingeffectwoulddegradeitsspa

4、cetrackingcontrolfunction.Usingtheconceptofdecentralization,asix-input,six・outputpneumaticcontrolsystemisdecomposedintosixindividualsubsystems.Eachsubsystemconsistsofadaptivefuzzycontrollersforsingle-axialpneumaticcontrolsystemandstructureinteraction.Inself-organizingfuzzycontrol,alinguisti

5、capproachlearningmechanismisusedtomodifyfuzzyrules.Also,themodelmatchingtechniqueisadoptedtoadjustscalingfactors.Theproposedcontrolalgorithmcanattainexcellentlycontrolperformance.Keywords：Stewartplatform,adaptivefuzzycontroller,modelmatchingtechnique.二、緣由與目的氣壓具有低成本、質輕、乾淨、容易安裝維護及高溫抵抗性等優點，因此廣

6、泛運用於順序控制，生產自動化及機械人的驅動。雖然氣壓系統具有上述的優點，但是較少使用於伺服控制系統作精密的控制，因為氣壓的可壓縮性，較低的阻尼，容易產生不穩定現象，摩擦力的影響也會造成氣壓缸黏滯滑動(stickslip)的運動情形。氣壓伺服系統是高階非線性的系統，因此不易導出其真實的數學模式。雖然有學者對氣壓系統的特性作分析[1,2]，也必須使用現代控制理論試圖克服氣壓的缺點以達成高性能的控制。例如混合模糊PID控制［3］、非線性控制⑷、可變結構控制［5］等，雖然可以達到不錯的控制性能，然上述理論只強調在單軸氣壓控制系統，沒有考慮雜訊效應及結構相互作用的影響，對於多重輸入多重

7、輸出(multiple-input,multiple-output,MIMO)的控制系統顯然並不適用，因為MIMO系統具有結構耦合作用，其數學模式較為複雜，參數多，電腦運算冗長，因此以模式為基礎所設計的控制器不易實現，所以無須考慮數學模式之模糊控制已普遍的應用在工業界油壓史都華平台(Stewartplatform)WCT究已相當普遍［6,7］,同時應用廣泛，如飛機模擬器、遊戲機動態平台、船舶運動模擬機、避震平台及調平系統等。由於氣壓系統具有高度的複雜性，不容易達到優良的用在高度潔淨度的環境，以發揮氣壓乾