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研究生: 陳福文
Chen, Fu-Wen
論文名稱: 人工肌肉氣壓缸於力感控制系統研究
A control loading system based on a pneumatic artificial muscle
指導教授: 陳俊達
Chen, Chun-Ta
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 人工肌肉氣壓缸自適應模糊滑模控制力感控制系統
英文關鍵詞: artificial muscle pneumatic, adaptive fuzzy sliding mode control, control loading system
論文種類: 學術論文
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  • 本論文主要是探討人工肌肉氣壓缸應用於力感控制系統之研究,並比較控制器之設計。文中首先探討順滑控制、模糊滑模控制和自適應模糊滑模控制在人工肌肉氣壓缸之軌跡追隨控制。該人工肌肉氣壓缸平台是將人工肌肉氣壓缸一端固定,另一端經由繩索連接至一彈簧質量系統所形成,以此比較滑模控制器、模糊滑模控制器與自適應模糊滑模控制器在人工肌肉氣壓缸平台之軌跡追隨上之優劣。
    而後再將前述之控制器設計應用於力感控制系統。本文之力感控制系統之計算力是經由二階彈簧─阻尼系統計算而得,並分別以位置迴路、速度迴路與力量迴路經由所設計之控制器達成力量控制,並於人工肌肉氣壓缸產生相應之拉力,呈現動態力回饋特性。
    研究結果顯示,自適應模糊滑模控制器之強健性優於順滑控制器及模糊順滑控制器,而力量迴路力感控制迴路設計優於位置迴路力感控制與速度迴路力感控制。

    In this paper the application of a pneumatic artificial muscle to the control loading system is investigated, and the controller designs are compared. Trajectory tracking control in this paper is first studied based on the sliding mode controller, the fuzzy sliding mode controller and the adaptive fuzzy sliding mode controller for the pneumatic artificial muscle. The pneumatic artificial muscle testbed is made with a steel string fixed at one end, and the other end connected to a spring-mass system, such that these three controllers are in comparison on the trajectory tracking for the pneumatic artificial muscle testbed.
    Afterwards, the designed controllers are applied to a control loading system, in which the computed force is calculated using a second-order mass-spring-damper model, and the force control is implemented via the respective position-loop, velocity-loop and force-loop algorithm.
    The results show that the robustness of the adaptive fuzzy sliding mode controller is better than the sliding mode controller and the fuzzy sliding mode controller. In addition, the force-loop algorithm is better than the position-loop algorithm and the velocity-loop algorithm on the control loading system design.

    摘 要 i Abstract ii 誌 謝 iii 目 錄 iv 表目錄 vi 圖目錄 vii 符號說明 xv 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 2 1.2.1力感控制系統的歷史 2 1.2.2 液壓力感控制系統 3 1.2.3 文獻回顧 4 1.3 研究動機與目的 5 1.4論文架構 5 第二章 基於人工肌肉氣壓缸之力感控制系統設計 7 2.1 力感系統架構 7 第三章 彈簧定位平台模型與控制器設計 21 3.1 彈簧定位平台模型 21 3.2控制器設計 23 3.2.1 順滑模態控制器 23 3.2.2 模糊滑模控制器 28 3.2.3 自適應模糊滑模控制器 32 3.3 彈簧定位平台之模擬結果 35 3.4 彈簧定位平台之實驗結果 46 第四章 力感控制系統設計 65 4.1 基於位置迴路之力感控制系統設計 65 4.2 基於速度迴路之力感控制系統設計 70 4.3 基於力量迴路之力感控制系統設計 71 第五章 力感控制系統實驗結果 72 5.1 基於位置迴路之力感控制 72 5.1.1 拉至定點之力感控制 72 5.1.2 反覆拉動之力感控制 77 5.2 基於速度迴路之力感控制 82 5.2.1拉至定點之力感控制 82 5.2.2反覆拉動之力感控制 87 5.2.3拉至定點後放手之力感控制 92 5.3基於力量迴路之力感控制 97 5.3.1拉至定點之力感控制 97 5.3.2 反覆拉動之力感控制 102 5.3.3 拉至定點後放手之力感控制 107 第六章 結論 112 參考文獻 113 附錄 116

    [1] Yoke Steering Wheel Control, http://imagestack.co/58572516-yoke-steering-wheel-control.html
    [2]飛行模擬器,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A3%9B%E8%A1%8C%E6%A8%A1%E6%93%AC%E5%99%A8
    [3]Arno Gerretsen, Max Mulder, and M.M van Paassen , “comparison of position-loop, velocity-loop and force-loop based control loading architectures”, aiaa modeling and simulation technologies conference and exhibit,August 2005.
    [4] 陳燿貴,“飛行模擬器之力感控制器研製”,國立中興大學電機工程學系碩士論文,2003
    [5] Sho-Lin Liang , “Applying Force-reflection System for Robotic Telemanipulation” , Degree Program of Electrical Engineering and Computer Science Bational Chiao Tung University, 2005
    [6] Ahmed F. Amer a ,Elsayed A. Sallam b ,Wael M. Elawady , “Adaptive fuzzy sliding mode control using supervisory fuzzy control for 3 DOF planar robot manipulators” , Applied Soft Computing - Journal – Elsevier, pp 4943-4953, june 2011
    [7] FESTO Proportional pressure regulators VPPM技術資料
    [8] 陳俊廷, “McKibben 人工肌肉上肢外骨架機器人之設計”國立臺灣師範大學機電工程學系碩士論文,2013
    [9] Ching-Ping Chou, Blake Hannaford, ” Measurement and Modeling of McKibben Pneumatic Artificial Muscles”, IEEE transactions on robotics and automation, Vol. 12,No. 1,FEBRUARY, 1996
    [10]FESTO, ” 人 工 肌 肉 氣 壓 缸 技 術 資 料 ”http://www.festo.com/cat/zh-tw_tw/data/doc_engb/PDF/EN/DMSP-MAS_EN.PDF
    [11]Ewing, J. A. "On hysteresis in the relation of strain to stress". British Association Reports: 502.
    [12] loadcell,“荷重元技術資料“http://www.vishaypg.com/docs/11710/STC.pdf
    [13] “ME ICA-6H 小型荷重元訊號放大器 ”http://www.lcmsystems.com/res/ICA5%20SA%20manual.pdf
    [14] Keyence, “雷射位移感測器技術資料”https://www.keyence.com.tw/download/download/confirmation?dlSeriesId=WS_SR48219&dlModelId=PM_235300&dlSiteId=11&dlLanguageId=zh-TW&dlLangType=zh-TW
    [15] National Instruments ,“myRIO嵌入式晶片”,http://www.ni.com/pdf/manuals/376047a.pdf
    [16] 曾世昌 , “電液伺服驅動並聯式運動平台之順滑模態反覆式學習控制”國立臺灣師範大學機電工程學系碩士論文,2013
    [17] Jean-Jacques E Slotine Weiping Li, Weiping Li ,“APPLIED NONLINEAR CONTROL”, Prentice Hall, 1991.
    [18] Dr. Yew-Wen Liang , “Study of combining SMC design and the reference yaw rate selection in vehicle lateral control”, National Chiao Tung University,碩士論文,2011
    [19] 陳竫昊,“應用腦電波訊號量測結合支持向量機與類神經網路於眼動訊號之識別”,國立台北科技大學自動化科技研究所碩士學位論文,2014
    [20] 林皇君,“監督式模糊推論機制與最佳化訓練技巧之研究” 建國科技大學自動化工程系暨機電光系統研究所碩士學位論文,2011

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