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研究生: 黃冠維
Hwang, Gwen-Wei
論文名稱: 主動減振控制於仿生機械魚擺尾推進之分析與應用
Aynalysis and Application of Active Vibration Control in Robotic Fish Locomotion
指導教授: 葉廷仁
Yeh, Ting-Jen
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 仿生動力機械機械魚主動減振
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  • 目前在大部份的文獻中,仿生機械魚主要致動方式仍是以馬達軌跡規畫為主;而以此方式作擺尾推進,勢必要面臨致動器之反作用力矩所造成的頭部振動動態,如何消除該動態便是仿生機械魚研究中的重要議題。文中將會簡介本實驗室所發展,以被動式振動吸收器為原理,進行擺尾推進之仿生機械魚;且說明其減振情形,以及推進效率不足的缺點。為了同時消除仿生機械魚頭部動態,以及保持良好的推進效率,本研究將以主動減振控制的方式來進行減振控制。在機構上加入飛輪減振機構,削弱仿生機械魚之頭部振動。在控制策略上,考慮到頭部動態為一周期性動態,故採用離線計算所得之前饋控制器,搭配即時性的LQR控制器。採用此混合控制器,期望盡可能發揮減振機構之減振效能。最後對魚體動態進行量測,驗證減振控制確實能增進推進效率,並且改善仿生機械魚之游行動態。


    目錄 摘要 II 誌謝辭 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機及目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文架構 8 第二章 主動減振及被動減振於仿生機械魚之實踐 9 2.1 減振控制 9 2.1.1被動減振-振動吸收器(Vibration Absorber) 9 2.1.2主動減振 11 2.2 被動式振動吸收器於仿生機械魚之實現 12 2.2.1 概念闡述 12 2.2.2 實現結果 13 第三章 主動減振仿生機械魚線性模型之建立 16 3.1 概念闡述 16 3.2 線性簡化模型理論闡述 18 3.3 仿生機械魚飛輪系統動態程式推導 20 3.4 仿生機械魚飛輪減振系統控制策略制定 29 3.4.1 前饋控制器設計 29 3.4.2 LQR(Linear-quadratic regulator)控制器設計 31 3.4.3 整體系統控制流程 33 第四章 仿生機械魚硬體架構 35 4.1 制動器挑選 35 4.2 魚體骨架設計、尾部機構、飛輪機構 36 4.3 控制單晶片簡介 38 4.4 室溫硬化型矽膠(RTV)防水外皮 39 4.6 感測器規格簡介 41 4.7 仿生機械魚控制電路簡介 44 4.8 仿生機械魚實體外觀及規格 45 第五章 實驗結果與討論 48 5.1 仿生機械魚系統頻率響應 48 5.2 空氣中控制器模擬及實現 50 5.3 水中控制器模擬及實現 60 5. 4飛輪減振系統對仿生機械魚性能影響分析 71 第六章 結論與未來工作 78 參考文獻 80

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