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傳統閉迴路控制系統

設定點. 受控結果. 誤差. 控制器. 致動器 ( 馬達 ). 過程 ( 手臂 ). 比較器. 感測器. 傳統閉迴路控制系統. Δ PID 控制器. P 控制器 : 比例放大誤差訊號 I 控制器 : 積分放大誤差訊號 D 控制器 : 微分放大誤差訊號 P 控制器 : 改善速度反應 I 控制器 : 改善穩態誤差 D 控制器 : 改善反應穩度. P 控制器. D 控制器. I 控制器. 設定點. 受控結果. 模糊化. 控制器. 解模糊. 致動器 ( 馬達 ). 過程 . 感測器.

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傳統閉迴路控制系統

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Presentation Transcript

  1. 設定點 受控結果 誤差 控制器 致動器 (馬達) 過程 (手臂) 比較器 感測器 傳統閉迴路控制系統

  2. ΔPID控制器 • P 控制器 : 比例放大誤差訊號 • I 控制器 : 積分放大誤差訊號 • D 控制器 : 微分放大誤差訊號 • P 控制器 : 改善速度反應 • I 控制器 : 改善穩態誤差 • D 控制器 : 改善反應穩度

  3. P控制器

  4. D控制器

  5. I 控制器

  6. 設定點 受控結果 模糊化 控制器 解模糊 致動器 (馬達) 過程 感測器 模糊邏輯迴路

  7. 模糊控制FUZZY CONTROL • 以人類經驗來當判斷依據，不需要建立受控系統的模型也無需使用任何控制法則。 • 模糊化 ：對相同的狀況，我們會有超過一種以上的感覺。 • 控制器 ：根據人類經驗對不同感覺做出反應。 • 解模糊 ：最後的實際輸出為所有反應規則之總合。

  8. Δ模糊化

  9. Δ控制器(經驗法則) • 規則一:溫度是冷且變冷中，則開大瓦斯量(+5) • 規則二:溫度是冷且不變中，則開瓦斯量(+2) • 規則三:溫度是冷且變熱中，則瓦斯量不變(0) • 規則四:溫度是適中且變冷中，則開瓦斯量(+2) • 規則五:溫度是適中且不變中，則瓦斯量不變(0) • 規則六:溫度是適中且變熱中，則減少瓦斯量變(-2) • 規則七:溫度是熱且變冷中，則瓦斯量不變(0) • 規則八:溫度是熱且不變中，則減少瓦斯量(-2) • 規則九:溫度是熱且變熱中，則大減瓦斯量(-5)

  10. 模糊控制器(經驗法則)

  11. 相容度 = Δ解模糊 : 相容度 : 狀況一的機率 : 狀況二的機率 • 各別出力 = : 出力 : 輸出對應值 ‧最後出力

  12. 系統模型 (類神經網路) 輸入 輸入 真實系統 輸出 輸出 Δ何謂類神經網路 • 一種基於腦與神經系統研究所啟發的資料處理技術

  13. 輸入 輸入 函數 分類器 數值 分類 Δ利用已知的輸入與輸出來建立模型 • 輸出為連續數值的變化:強度、溫度、濃度等 • 輸出為代表的分類變數 : 故障原因、疾病種類、買賣決議等

  14. Δ神經元模型

  15. Δ神經元輸出 • 輸出順序 : 由其他的神經元突觸軸索突觸 • 輸出強弱 : 由興奮突觸激發強 抑制突觸激發弱 • 輸出 : 由所有突觸輸入值之加權乘積和

  16. Δ傳統迴歸資料分析 • 輸入 : x1 x2 x3 x4….. • 輸出 : y1 y2 y3 y4….. • n次迴歸 : • 將已知的輸入x1 x2 x3 x4 …對應的輸出y1 y2 y3 y4….代入三次多項式 • 求係數、 、 、 、 、 、 、 、 、

  17. 輸入 : 1、 5 、8 、11輸出 : 100 、200 、500 、800 • 以三次多項式來迴歸 • 預測當輸入為9時 輸出為

  18. 神經網路資料分析

  19. 輸入層 : 輸入外在環境的訊息 • 隱藏層 : 提供類神經網路表現處理單元間的交互作用 • 輸出層 : 處理單元以輸出訊息給外在環境

  20. Δ類神經網路演算過程 • 建立輸入變數 : Xi • 決策建立 : 經驗而得(經驗越多越精確) • 隱藏層處理單元決定 : Hi • 訓練學習 : 給初始連結加權值 與門限 值 • 重複學習直到收斂:計算輸出與實際輸出的差值最小

  21. 隱形眼鏡決策 • 輸入與輸出的定義

  22. 決策建立

  23. 決策的法則集

  24. 輸入層 : 4個變數 X1 X2 X3 X4隱藏層 : 8個神經元 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

  25. 隱藏層 : 8個神經元 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8輸出層 : 3個變數 Y1 Y2 Y3

  26. 機電整合的定義 • 產業界使用機械人或自動裝配系統從事生產，以降低成本、增進品質並增加強競爭能力，乃是時勢所趨，此種被稱為工廠自動化 (FA) 的技術，其實就是機械、控制電路以及電腦所組成而成，機械和電子電路的整合體通常被稱為機電整合 • 機電整合 (mechatronics) 一詞是由日本首先創造出來而轉化為英文的日式英文，目前因廣泛使用而成為世界通用的名詞，它是由機械學 (mechanics) 的前半部 (mecha) 和電子學 (electronicts) 的後半部 (tronics) 合併成 (mechatronics) 一詞沿用至今。

  27. 機電整合機械人的動作，大致上有檢出、判斷、驅動等三種基本動作。機電整合機械人的動作，大致上有檢出、判斷、驅動等三種基本動作。

  28. 輸入 輸出 感測器 控制器 致動器 Δ機械人控制開迴路系統 • 感測器 : 極限開關 近接開關 • 控制器 : 可程式控制器 • 致動器 : 步進馬達 伺服馬達 氣油壓缸

  29. Δ取放機械人(BANG-BANG ROBOT) : 重複性動作 • 自由度 : 旋轉移動軸 • 動力來緣 : 馬達 氣壓缸 油壓缸 • 控制器 : PLC • 感測器 : 極限開關 近接開關

  30. 三個主要軸的機械人幾何型態 (三個自由度)

  31. 關節動力源 • 電力式馬達 :步進馬達 DC伺服馬達 步進馬達 : 一個PULSE產生一定的轉角 故常使用於開迴路控制 DC 馬達 : 輸入電壓產生轉角 經由感測器修正 故常使用閉迴路控制

  32. 氣壓式致動器 優點 : 成本低 取放式的機械手常使用 缺點 : 1. 氣體會壓縮 無法準確達到預定位置 2. 噪音大 3. 容易過熱 影響壽命

  33. 油壓式致動器 優點 :出力快速穩定 液壓油無法壓縮故比較能準確達到預定位置 缺點 : 1. 液壓油幫浦價錢昂貴 2. 液油外洩 影響環境 3. 液油幫浦聲音過大

  34. 感測器 • 極限開關(接觸) • 近接開關(非接觸)

  35. Δ可程式控制器 PLC • 一種數位動作的電子裝置，利用特定的指令將邏輯、計數、計時、算術與順序控制等指令功能寫入記憶體中，經輸入、輸出元件來控制機械動作或工作程序。 • 輸入元件 :按鈕開關、緊急開關、選擇開關及機台上的極限開關、光電開關、近接開關。 • 輸出控制元件 :電磁閥、指示燈、馬達。

  36. 中央處理器單元包含：(1) 控制匯流排；(2) 算數邏輯運算單元；(3) 暫存器等。 • 記憶體單元包含：(1) 唯讀記憶體 (ROM)；(2) 可讀寫記憶體 (RAM) 等。 • 輸入 / 輸出模組：輸入 / 輸出模組電路介於中央處理器單元和週邊的輸入 / 輸出裝置之間，用以傳遞彼此信號。一般輸入裝置如按鈕開關、選擇開關、緊急開關、極限開關、光電開關、近接開關等。而輸出裝置如電磁閥、指示燈、馬達、控制電驛、其它顯示裝置等。

  37. 可程式控制器 PLC 程式如何撰寫 • 針對動作順序畫出階梯圖 當X0為ON時，則執行Y0輸出動作。 當X0為ON時，T0計時1秒後，則執行Y0輸出動作。

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