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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 生物資源暨農學院
  3. 生物機電工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/99621
標題: 結合撓性結構設計與摩擦力模型於線性馬達運動精度影響之研究
Study on the Effects of Flexible Structure Design and Friction Modeling on Linear Motor Motion Accuracy
作者: 莊詠森
Yung-Sen Chuang
指導教授: 丁健芳
Chien-Fang Ding
關鍵字: 線性馬達系統,摩擦力模型,撓性結構,PID控制,前饋控制,
Linear motor system,Friction modeling,Flexure structure,PID control,Feedforward control,
出版年 : 2025
學位: 碩士
摘要: 微米級運動中,摩擦力會導致運動誤差(Kinematic error),影響定位精度與重複性。為提升控制性能,本研究設計單軸運動平台,使用Dahl與LuGre模型分析摩擦行為,並透過6D雷射干涉儀量測運動精度,量測數據顯示滑軌(Linear guide)間平行度誤差(Straightness error)導致平台變形。為降低所導致摩擦行為不穩定,設計不鏽鋼撓性結構(Flexure structure)降低特定方向剛性吸收應力,以提升運動重複性。實驗結果顯示,撓性結構可使最大靜摩擦力(Stiction friction)與庫倫摩擦力(Coulomb friction)有效降低,並顯著減少摩擦力變化,使用比例積分微分控制器(Proportional-Integral-Derivative, PID)結合前饋控制器,均方根(Root mean square, RMS)之追蹤誤差(Tracking error)為1.84 µm,證實其提升運動精度與穩定性。
In micron-scale motion, friction induces kinematic errors that affect positioning accuracy and repeatability. To enhance control performance, this study designed a single-axis motion platform and analyzed friction behavior using Dahl and LuGre friction models. A 6D laser interferometer was employed to measure motion accuracy. Measurement data revealed that straightness errors between linear guides caused stage deformation. To decrease the results from friction-induced instability, a stainless steel flexure structure was designed to reduce stiffness in specific directions, thereby absorbing stress and improving repeatability. Experimental results showed that the flexure structure effectively reduced both stiction friction and Coulomb friction, furthermore, significantly decreasing friction variations. Through PID controller combining with feedforward controller, the root mean square (RMS) tracking error was reduced to 1.84 µm, demonstrating improvement on motion accuracy and stability.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/99621
DOI: 10.6342/NTU202503693
全文授權: 同意授權(全球公開)
電子全文公開日期: 2030-08-04
顯示於系所單位:生物機電工程學系

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  此日期後於網路公開 2030-08-04
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