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作者:李桂銘EPCIO即時性運動控制函式庫介紹與實作

由於Windows並非是一個即時性的作業系統，所以使用PC-Based運動控制器搭配Windows用於工業控制的環境時，面對高精高速的需求，往往因為即時性不足而功敗垂成。有鑑於此，一些Third-party的協力廠商針對即時性的問題已經提供解決方案，改善了Windows即時性不足的缺陷，在PC-Based的運動控制器奠定了更穩固的基礎。

本文將介紹利用工研院機械所研發的PC-Based完整解決方案EPCIO[1]，結合即時性子系統RTX，開發具即時性的運動控制函式庫。

作者:王利哲、劉冠志、黎世華、張耀德利用模糊控制提升卷式網印之尋邊性能

本文針對卷式（R2R）網印製程之尋邊性能提升問題做研究。由於薄膜與滾輪表面磨擦、材料脹縮等微小的擾動所引起的薄膜擾動，將會影響尋邊精度（大於100μm），使後續製程造成誤差。因此首先藉由薄膜在尋邊器載具之分析瞭解其動態行為。接著結合CompactRIO硬體與Labview軟體來設計模糊控制器，藉此達到省略建模的步驟。最後從實驗的結果顯示經由此控制器的控制量輸出不只能夠即時的抑制發生在薄膜擾動的影響，更能達到提升尋邊性能的目的，且精度規格也維持在規定範圍內。

作者:謝秉澂適應性-H∞控制策略之設計介紹

實際的系統常含有參數不確定性、未模式化擾動及可能受到各種外擾影響，而造成控制性能下降，使得系統輸出響應不如預期。於本文中，將介紹一個含有可變結構控制(VSC)之適應性-H∞綜合控制策略，其透過適應性估測法則來估測系統未知或隨時間改變之參數，並利用可變結構控制器來消除未模式化擾動的影響，同時結合H∞控制器來提昇系統對外來干擾之強健性。最後，以一具有未模式化擾動及受到外擾影響之質量-彈簧-阻尼系統，作為電腦模擬之控制對象，以驗證所設計之適應性-H∞控制策略之可行性。模擬的結果顯示，在適當的控制參數選取下，系統能有良好的追蹤性能。

作者:陳俊漢、吳登淵、強忠萍、劉中哲、翁英哲離心冰水機高效率控制系統開發概述

本研究是以高效率嵌入式系統做為離心式冰水機組之控制系統的核心，藉由WinCE5.0為作業平台的WinPAC控制器，配合與人機介面之HOST端相互整合，使用VB來實現。針對不同離心機組上的模組化控制程式，同時使控制系統能有即時的反應性，並且能在泛用性與彈性之間取得平衡。由研究成果可知，透過WinPAC即時控制，可達到精確與高度彈性的操控性能，並使機組運轉時，具有高能源效率、低耗電量及大冷凍能力的節能特性，同時提升高效率空調控制系統技術的節能及智慧化。

作者:林正軒、張朝信、汪智強、陳譽元、彭文陽高轉速無感測驅控直流無刷薄型馬達技術探討－以智慧吸塵器嵌入式鼓風機驅動設計為例

永磁直流無刷薄型馬達可嵌入於高轉速流機，除了簡化軸承與端蓋等優點，甚至降低系統轉動慣量，降低加減速電流，實現高效直驅的節能效果。現有市面流通的無感測驅控IC能提供的額定電流規格多在1 A以內，且可匹配之電氣頻率偏低限制了與高轉速流機之多極薄型馬達結合的應用性。鼓風機的薄化、節能、智慧化是現有清潔機器人之智慧吸塵模組的重要技術趨勢，本研究開發兩款不同構形之多極薄型馬達，包括其磁路分析模擬與特性預估，實體雛形分別與智慧吸塵器高轉速鼓風機嵌入結合測試，馬達整體尺寸在直徑52 mm及高度10 mm以下，搭配無感測器設計架構，簡化馬達零件與組裝工序，以智慧化模糊邏輯控制驅控技術，改善高轉速之下的能耗，並縮短整定時間，使得依照灰塵量大小即時調整轉速變得可能。實際驗證發現，徑向磁通薄型馬達設計在空載測試時，12 V與0.32 A電流可達額定14,000 rpm；與離心Blower模組直接負載測試時，平均電流在2.3 A以內，驗證其無感測驅控法在高轉速（14,000 rpm）應用下換相時機與電流控制強健性，對於依賴充電電池驅動的智慧吸塵器，與原有直流有刷馬達驅動鼓風機方案比較（電流>4.5 A），平均耗電量下降達50%，可有效降低回站充電頻率。此外，對照組之軸向磁通薄型馬達因為採取無鐵芯設計，氣隙較大，整體馬達效率表現不如有鐵芯的徑向磁通設計，但是其較低的頓矩（cogging）可以獲得較平順的加速曲線，且線圈發熱可直接均勻傳遞至電路底板外，未來結合低鐵損SMC鐵芯，較易實現中空軸設計，仍具薄化嵌入應用之可能性。

作者:蔡孟勳、陳慶儒泛用運動控制平台開發與應用

本文主要將針對工研院機械所開發之GMC運動控制平台進行加值軟體開發，包含GMC應用開發環境（I.D.E.）。透過GMC應用開發環境可以縮短軟硬體系統建構時程。並且將開發之加值軟體以ActiveX人機元件的方式來建構，方便進行系統整合。以此加值軟體為基礎，將應用GMC運動控制平台來開發一雙軸檢測設備，並以控制雙軸馬達運動為目標。

作者:紀佃昀次世代產業機械手臂彈性開放式控制介面

隨著人工成本成長，產業機器人的需求不斷地提高，許多機械手臂製造商不斷蓬勃而生，但操作產業機器人並不像傳統移動式運動平台那樣簡單，使用者可能需要一些程式語言的編寫基礎，並且對六自由度的空間轉換有一定的概念，才能夠使用手臂進行複雜的運動操作，因此，一個易於操作且友善理解的控制介面將是非常重要的課題，基於工研院多年來開發產業機器人的經驗累積，本文將介紹其產業機器人之控制介面。

作者:蔡明發、李迪章、曾仲熙、陳譽元、林正軒、彭文陽軸向磁通永磁馬達之模型建構與向量控制設計

近幾年來，軸向磁通永磁馬達（Axial-Flux Permanent Magnet Motor, AFPM）因具有高效率、緊密結構與高轉矩密度等特性，吸引著工業界的注目，並已廣泛應用在電動車與飛輪儲能等系統上。在這些應用中，需要馬達平穩的運轉，以避免震動與噪音干擾，因此，精確的馬達模型與其控制器設計，使其性能優化是非常重要的。本文建立一個軸向磁通永磁馬達之模型並設計其向量控制器，首先推導此軸向磁通永磁馬達在三相靜止座標之數學模型，其中電磁轉矩方程式具有頓轉矩漣波，再利用PSIM模擬軟體所具備的電路元件、數學運算與轉移函數等功能來建構與驗證此模型，此模型具有三相電壓輸入端與負載轉矩輸入端，可以很方便直接地將此模型方塊連接到整體馬達驅動器的PWM變頻器；並做負載轉矩與馬達參數不準度和變化等整體馬達驅動器性能的評估與模擬，轉矩響應模擬結果並與利用ANSYS Maxwell有限元素分析法之結果做比較，以驗證其正確性。之後，進一步推導在同步旋轉座標之d-q軸模型，依此軸模型設計以轉子磁場為導向的向量控制器，包含PI解耦電流控制器與二自由度轉速控制器，模擬結果顯示所設計的控制器對轉速命令與負載轉矩的瞬間加入皆有理想的轉速響應，並且馬達轉動慣量參數在 60 %的不準度時，仍有穩定的轉速響應，但在低轉速時可看出轉速響應上有明顯的漣波，是頓轉矩所造成，有待進一步設計更高階的控制器來消除此頓轉矩漣波效應。

作者:許晉謀、吳進發、東　高仁高精度RV減速機於複合雙驅式旋轉軸平台之應用

國內工具機已超越義大利，成為全球前三大出口國，為了提供國內工具機產業在兩軸頭關鍵模組的廣泛需求，未來將著重於發展高效能複合雙驅式旋轉軸驅動與控制系統平台技術，另一方面則將聚焦於提出能夠全面降低成本和提高效率的解決方案。

作者:黃煒翔開放式控制平台於輕金屬加工的開發與應用

由於現在市場上的自動控制專案大部分以PLC+人機或者PC+軸卡的方式來做處理，而開放式控制平台是基於CNC控制器的架構加上了開放式人機，因此可以更靈活的運用在自動化控制上及使用傳統ＣNC控制器的產業想轉型為觸控式人機或專屬介面的需求。

本文將介紹在輕金屬加工產業的開發應用上，妥善的利用核心資源加上開放式人機所做的應用，並對其做相關的介紹。

作者:曾賢正智慧型運動控制平台－MECHATROLINK-III主站控制器開發

MECHATROLINK-III是一種可透過一台控制器與多種從屬設備進行數據交換的開放式現場網路，市場上已有眾多與其相容的設備販售，使用者可以靈活地從中選擇進行系統建構。

本文將介紹MECHATROLINK-III串列式伺服運動控制技術，同時也將介紹工研院機械所開發之新一代智慧型運動控制平台（Intelligent Motion control Platform, IMP） ─ IMP-2。IMP-2可經由通用型伺服匯流排（General Servo Bus, GSB）透過子板擴充實現MECHATROLINK-III C1主站端控制器。

作者:蔡孟勳、羅任添、粘濠偉、李建毅工業用串列通訊介紹-以EtherCAT協定為例

本文首先介紹常用之工業通訊協定並比較各種協定之性能，然後針對EtherCAT通訊進行詳細的介紹，其中包括整體架構、協定及各個功能模組的說明。透過整合DSP 28335與EtherCAT ET1100網路晶片，我們成功開發了具EtherCAT網路通訊之馬達驅動系統，並透過實驗驗證此驅動器系統能達到多軸馬達同步控制之目的。最後，為了驗證所開發的主站程式能夠應用於商用驅動器，我們介紹CANopen over EtherCAT（CoE）的概念，並以此概念撰寫主站通訊程式以成功地與具有EtherCAT模組的Yaskawa Σ-Ⅴ驅動器進行連線控制。

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