MAGAZINE
刊物內容

回列表

工業控制系統專輯前言

摘要"

工業控制系統不外乎為馬達、驅動、控制及其機構所組成,單機領域的研究發展已有顯著的進展且可與國際接軌,近期工業界開始投入由單機轉向系統控制應用,也開始往高單價系統集成方向發展。本期工業控制系統共收錄四篇文章分別說明敘述馬達驅動技術及系統集成控制技術。

關鍵詞:工業控制系統、馬達、驅動、控制、馬達驅動技術、系統集成控制技術、機器手臂、掃地機器人

前兩篇是分別用FPGA(現場可程式邏輯閘陣列)晶片及CPU來實現永磁同步馬達及伺服馬達驅動演算法。第一篇是由南台科技大學龔應時教授等所撰寫”無位置感測器永磁同步馬達速度控制器設計及FPGA晶片實現”。主要以FPGA
(現場可程式邏輯閘陣列)晶片實現無位置感測器永磁同步馬達之速度控制系統。在估測及控制技巧上,馬達於靜止狀態時採取I-f (電流-頻率)啟動策略,然後運轉至適當速度後改採取擴展式卡爾曼濾波器(EKF)為基礎的無感測器磁場導向控制法(Sensorless FOC)。前者I-f 啟動策略為簡易啟動方式,適合低速使用且不需初始位置及馬達參數估測;而後者擴展式卡爾曼濾波器適合於中高速的馬達位置估測與速度控制。因此,結合兩個方法,無位置感測器永磁同步馬達可以很平順且很準確的從靜止狀態運轉至高速狀態。實驗驗證所提無位置感測器永磁同步馬達速度控制系統之正確性與有效性。第二篇是由台北科技大學賴炎生教授等所撰寫”使用單一微控器之雙軸伺服驅動器的研製”。旨在利用單一微控器研製雙軸伺服驅動器,藉此達到各軸獨立控制,更可以實現高頻寬雙軸伺服控制。伺服驅動器迴路之頻寬設計係基於馬達參數、與包含電流與位置取樣延遲及各迴路演算法的延遲時間。本文實驗系統係利用時脈為600 MHz的瑞薩 RZ/T1微控器作為控制核心,控制對象分別具有絕對型與增量型編碼器的伺服馬達,以實現雙軸雙軸伺服驅動器。
後兩篇屬於系統應用控制,分別為六軸機器手臂運動控制及大型掃地機器人定位控制。第三篇是由南台科技大學吳敏光教授等所撰寫”以FPGA晶片實現腕部具偏移六軸機械手臂運動學”。本研究導入Altera公司所生產之FPGA晶片Cyclone IV –EP4CE115來計算腕部具有偏移之6軸工業機械手臂運動學及逆向運動學。六軸的垂直關節型機械手臂為現今產業界最常見的機械手臂型態之一,其中有些應用使用腕部具有偏移的機械手臂,其逆向運動學無法取得公式解。此研究討論順向運動學及逆向運動學之推導公式,利用定點數計算之方式來計算機械手臂之運動學及其組態,藉由VHDL硬體語言將公式編寫成程式並燒入至FPGA晶片中,透過擷取卡將資料回傳至PC,探討其運動學中各角度及位置誤差,並與浮點數運算比較,結果顯示其值均不會相差太大,且利用定點數運算的速度會比浮點數運算快得多,故在誤差容許範圍內,可以利用定點數來運算。第四篇是由高雄應用科技大學陳文平教授等所撰寫”具室內定位之大型智慧掃地機器人”。本研究提出一種可進行大型室內空間地圖建置與避障功能的清潔機器人,其載體以2個獨立輪與2個輔助輪做為動力,吸塵器與驅動馬達的用電直接採用直流電以減少電池在DC/AC的損耗。在室內定位利用二種長短距離的雷射感測器與多種感測器技術,配合一種矩陣圖形建構與牛耕田演算法,可自動繪製出任何室內大型空間的清掃範圍、障礙物外觀以及清掃路徑規劃等功能。經實驗證實,本機器人可清楚辨識出障礙物,並在清掃過程中成功避開障礙物,並完成預先規劃的清掃路徑之清潔工作。
本期所收錄之四篇文章均是目前工業控制系統所需探討之領域,期此專輯所收錄之文章可引導工業界先進發展,進而在工業控制領域提升所需技術及產品並與世界接軌。

READ MORE BACK TO LIST