受控系統數學模型之求取 指導老師 : 劉雲輝 報告人 :...
DESCRIPTION
受控系統數學模型之求取 指導老師 : 劉雲輝 報告人 : 趙銘靖 日期 :99.04.15. 以右圖雙軸定位平台，來 模擬 TFT-LCD 面板檢測機 台上之鏡頭。 紅色圈內為 模擬機台上之鏡頭，當因 外部環境產生振動時，鏡 頭也會隨之晃動希望能以 PID 控制器產生的操作量 能有效抑此振動， 使機台 上鏡頭與花崗岩之相對位 移量最佳為抑制到 1um 。. 目的. 平板式雙軸平台（大尺寸 30cm×30cm×12cm ）測試數據. 受控系統數學模型之求取. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
受控系統數學模型之求取 指導老師 : 劉雲輝 報告人 : 趙銘靖 日期 :99.04.15
2
目的以右圖雙軸定位平台，來模擬 TFT-LCD面板檢測機台上之鏡頭。紅色圈內為模擬機台上之鏡頭，當因外部環境產生振動時，鏡頭也會隨之晃動希望能以PID控制器產生的操作量能有效抑此振動，使機台上鏡頭與花崗岩之相對位移量最佳為抑制到 1um。
平板式雙軸平台（大尺寸 30cm×30cm×12cm ）測試數據PZT致動器置於 X軸方向激振
PZT激振頻率 5Hz 10Hz 15Hz 20Hz 25Hz 30Hz 35Hz 40Hz
耦合比例（％） 104.9 3.29 6.06 4.71 4.51 2.42 2.75 1.45
倍頻比例（％） 9.62 5.49 2.31 10.15 3.04 2.33 4.54 2.37
PZT致動器置於 Y軸方向激振耦合比例（％） 63.57 13.82 13.28 1.37 13.66 13.77 12.46 12.21
倍頻比例（％） 1.74 14.57 11.85 18.84 12.52 21.12 22.59 9.85
3
受控系統數學模型之求取
4
步階響應測試
5
步階響應測試
6
步階響應測試
0123456789
10
2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1
電壓
( V )
時間 ( S )
步階響應圖DATA 1-( 1 )
0.1 秒內有 17 個週期(170HZ)
17
取樣頻率 :10000HZ，取樣點數 :100000點。sf
7
振盪系統步階響應單自由度系統運動方程 :
利用 L-T將微分方程轉換為 s 代數方程，得模型二階與一階具時間延遲的轉換函數 :
這個模型可更精確的描述控制對象的動態特性，靜態增益 、自然頻率 、阻尼比 與延遲時間 L 、時間常數 T 。
22
2
2 2)(
nn
sLns
m sSeK
sG
sK nw
）tfkxxcxm (
)()()(2)( 22 tutxtxtx nnn
sTesGsL
m
1)(1
8
平台自然頻率分析
9
平台自然頻率分析鋼 :楊氏系數 :2e11Pa普松比 :0.3密度 :7850kg/m^3
單位系統 : SI制
平台自然頻率分析
10
模擬結果 ( 約 180HZ) 敲擊測試 (186HZ)
1
2
11
平台靜態增益分析 (Ks)
12
靜態增益分析 (Ks)
13
平台靜態增益分析 (Ks)單位系統 :SI 制
※
(Ks)靜態增益
0.00E+00
2.00E-05
4.00E-05
6.00E-05
8.00E-05
1.00E-04
1.20E-04
1.40E-04
1.60E-04
1.80E-04
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800(N)力
(m)
位移
平台靜態增益分析 (Ks)
靜態增益 (Ks) ，當 s=0時，
所以
22
2
2 2)(
nn
sLns
m sSeK
sG
sm KG 2
Sm KsusyG )()(
2
NumK s /0.088900N79um
輸入力位移
14
Time constant
15
sTsGm
1
1)(1
時間常數
-40-35-30-25-20-15-10-50
1 10 100
(f)頻率
(dB)
幅值
秒05.0T
16
Time constant
17
阻尼比 (damping ratio)
18
阻尼比 (damping ratio)
step1.step2.
step3.
步階響應
0123456789
10
5.05.05.05.05.05.0 5.05.05.05.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.15.2 5.25.25.25.25.25.25.2
(t)時間
(V)
電壓
將 Max (peak) - 基準值 = 所要的值
所得的值當基準2
(peak)]min (peak)[max
19
阻尼比 (damping ratio)
14
3
3
2
2
1 ....
n
n
VV
VV
VV
VV
211
n
n
VV
1
2
3 48275.0083159.0040145.0
2
1 VV
0824.02
148275.0)(
阻尼比20
系統模型 (plant)
SK
n T 180HZ =1130.4 rad/s 0.025 秒
描述平台動態特性
0.088um/N 0.0824
)05.0(11
)4.1130()4.11300824.02()4.1130()6^10*088.0()( 22
2
2,1
sss
sGm
sTsG
sseKsG m
nn
sLns
m
11)(
2)( 12
2
2
21