论文：智慧型精密定位控制系統設計

simonkuang

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    本論文所探討的是精密定位系統之設計問題，以精密滾珠螺桿機械平台為主，研究次微米等級之超細微機械定位動作。為實驗需要，架設了兩個滾珠螺桿機械平台，整個定位系統之規劃與設計，以IBM-PC個人電腦為主。因其開放之架構，非常具有彈性，適合各種高等控制理論之發展。
    在探討精密定位系統細微行為時，由於機械系統普遍存在之特性，如摩擦、背隙、遲滯與驅動器飽和等非線性現象，皆不易掌握。但是隨著精度要求之提升，這些非線性現象將造成系統分析上及控制上的困難。為了取得定位系統之細微行為，掌握非線性因素之影響，在機械平台上加裝了次微米等級以上解析度之雷射光學尺，用以提高回授之精度。
    取得準確的數學模型，是許多現代控制器設計方法之第一步驟，但使用一般系統鑑別方法，只適用於線性系統無法達到要求。因此首先，本文提出一個修正的系統鑑別方法，可克服機械系統最明顯之非線性行為-摩擦，改善數學模型之準確度，以利運用於高精度之定位控制上。
    除此之外，本文利用智慧型控制器設計方式，在完全沒有利用任何系統行為知識的前提下，以基因遺傳演算法則為骨幹，設計自我學習之精密定位控制器。經由基因遺傳演算法則所控制之試誤過程，累積經驗並調整參數，達到參數調整之最佳化。由實際實驗結果得知，所提出基於基因遺傳演算法則之智慧型控制器調適方法相當成功，可達到與位置感測器最小解析度相等之定位精度（10nm,0.01mm），並且零穩態定位誤差。

lug08

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