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工業控制系統專輯前言

摘要"

近幾年工業控制系統無論是在馬達、驅動、控制領域的研究發展已有顯著的進展,產官學各界更是針對產業界面臨的問題提出解決方案。近期產業界積極投入系統控制應用,對於工業界相對應的系統提出解決方案,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控制技術及系統集成服務控制技術。
前兩篇是分別敘述研究實現永磁同步馬達及伺服馬達驅動演算法,其中第一篇是發展演算法自動鑑別馬達參數進而達到驅動最佳化,第二篇是將伺服馬達與驅動器結合一體化可適用於機器手臂關節驅動。

關鍵詞:工業控制系統、馬達、驅動、控制、馬達驅動控制技術、系統集成服務控制技術、機器人、智慧製造、智慧工廠

第一篇是由台北科技大學楊勝明教授等所撰寫”利用最小平方法鑑別馬達的機械參數”,大多數的馬達驅動應用場合都需要做速度調控,因此馬達驅動系統通常會有閉迴路速度控制,速度迴路的設計方法有很多,例如極點配制法、跟軌跡、相位超前落後等,但不論何種方法,都要根據機械參數建立馬達的數學模型,然後再來設計控制器,機械參數估測與速度控制系統的性能有很大的關係。本文提出一種利用最小平方法為基礎的離線機械參數鑑別法,此方法可以搭配驅動器估測馬達慣量,實驗的結果顯示鑑別的慣量誤差皆在10%以內,且鑑別流程可在兩秒內完成。第二篇是由東元電機林清江副研究員等所撰寫”智能無線通訊控制之一體化伺服馬達”,機器人的運動控制系統通常由馬達控制器、馬達驅動、馬達本體(多為伺服馬達)組成,馬達控制器具備智慧運算功能,並可傳送指令以驅動馬達。驅動可提供位置、速度、轉矩等控制,根據控制器指令以驅動馬達。馬達可以直接移動機器人,亦可透過傳動系統或鏈條系統讓機器人移動。本文的研究以伺服馬達、驅動器(功率放大器)整合為單一體化,節省設備安裝之空間,且馬達驅控一體之設計可降低電纜線長度,減少電力傳輸功率損失,提升硬體之穩定性,並省卻電纜線成本,使得一體機能具有更大的市場競爭力。本文創新設計的馬達驅控一體化,並開發APP軟體,使得用戶操作簡潔便利,能快速取得馬達、驅動器(功率放大器)參數等資訊。
後兩篇屬於系統應用控制,分別智慧移動平台控制系統,俗稱AGV (Autonomous Guide Vehicle)及將驅動與控制結合一體應用於龍門同動控制系統。第三篇是由雲林科技大學賴俊吉助理教授等所撰寫”二維條碼標籤於智慧移動平台導航之應用”。智慧製造與智慧工廠已逐漸落實於工廠端生產與製造之應用。然而全球少子化浪潮所浮現的勞動力資源短缺與人力成本逐年提升,已成為現今企業營運下重要策規劃的議題。智慧搬運不啻為此挑戰下之重要解決推手,傳統上工廠需要搬運,搬運需要人力,日覆的往來過程,都需以人力成本支付。今構思將移動搬運輔以智慧化,設計智慧移動平台,搭載工業條碼掃描儀,以二維條碼標籤施行於運用場域,用以實踐的精準空間導航定位,達成智慧工廠之移運成果,以智慧移動平台作為傳統工廠智慧化之重要推手。第四篇是由台北科技大學陳金聖教授等所撰寫”基於雙核心DSP之驅控一體運動控制技術開發”。主要開發雙核心DSP驅控一體技術,並應用於XY三軸螺桿龍門系統中,在運動控制系統領域裡,驅控一體則是將”驅動”與”控制”兩種技術融合為一的產物。然而就驅控一體的實現架構上又可分為硬體與軟體,硬體式的驅控一體仍然如同傳統運動控制系統架構一樣,將「驅」與「控」以硬體方式分開,僅透過硬體的微型化,將這兩部分串接包裝而成;而軟體式的驅控一體則為了使「驅」與「控」緊密結合,通常將兩部分的技術實現於同一硬體上使其共享資源,也因驅控有了資源共享,「控」可配合「驅」下達合適命令,「驅」可提前因應「控」的命令變化,從而可獲比傳統架構或硬體式的驅控一體架構更好的系統匹配特性。因此本文利用TI雙核心DSP搭配TI-RTOS即時作業系統,實現軟體式的驅控一體,並於三軸龍門螺桿載台進行運動測試。
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。

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