Abstract
在機械領域中，渦輪渦桿系統常常扮演很重要的角色，許多的機械系統常常會使用渦輪渦桿當作驅動轉換的機構。例如改變施力方向，或是作為機械轉換的減速機構。由於渦輪渦桿具有易實踐高速度比的特性，並且所占的體積小，因此常被使用於小體積且需高速度比的裝置。渦輪渦桿除了有體積小減速比大的好處外，相較於其他同類型機構諸如齒輪組、變速箱、皮帶傳動裝置等等，其最大特色在於渦輪與渦桿在傳動時存有摩擦力，故它有獨特的自鎖現象特性。因此可預期這將對渦輪渦桿動態特性將對系統的運動模態產生非線性的影響。本論文主要在研究渦輪渦桿伺服系統的設計、分析與控制上的問題。包括推導渦輪渦桿的整個動態方程式，包括在靜態以及動態的情形並且加以分析。第三章將介紹實驗用渦輪渦桿系統的機構設計與實驗時的控制架構與線路圖並且加入系統動態的實驗結果與理論的驗證。第四章則是在利用伺服馬達帶動渦輪渦桿驅動裝置的機構上加入一控制器，除了使用傳統的PID控制器外，還嘗試著加入前饋控制系統，最後更加入了針對非線性特性所設計的滑動控制器設計，並設計一改良型的滑動控制器來避免由於渦輪渦桿動態所引起的代數迴圈(algebraic loop)問題。其方式是將傳統的滑動控制器加入一些修正法則，這樣即可解決代數迴圈的問題。