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機械系統自動控制組

控制學科近年來在機械工程的應用領域愈來愈是扮演重要的角色,如自動化機械、機器人、無人搬運車、彈性製造系統以及生物醫學系統等。自動控制最基本的原理是回授控制,而將控制法則實現端賴油壓、氣壓、或者電子式控制器。近幾年高性能微電腦及數位訊號處理晶片的出現又使高性能的機電整合系統更容易發展。本組之教學宗旨即在使機械系學生能熟悉基本控制原理,提昇機械系統之操作性能及精度。

課程內容

為了提供機械系學生具有完整的控制觀念,本系設計了下列課程:

  • 大學部
    • 自動控制 / 介紹控制系統之分析與設計。
    • 油氣壓工程 / 探討油壓及氣壓系統元件構造、設計原理與自動化應用迴路。
    • 微電腦應用 / 探討微處理機原理及其運用。
    • 電子學 / 介紹基本電子學原理。
    • 機電整合系統實驗 / 探討機械與電機系統的整合應用。
    • 伺服控制 / 伺服機構的基本架構、規格、感測元件、控制器設計及實現。
    • 機械工程實驗(一) / 量測實驗,熟悉基本感測器如:測力規、臨近探針、加速規、熱電偶之使用。
    • 工業電子學 / PLC 應用、電力電學、數位邏輯等。
  • 研究所
    • 現代控制 / 探討狀態空間方法、線性控制系統設計分析。
    • 油氣壓控制 / 油氣壓控制伺服系統之分析。
    • 隨機動態數據分析與處理 / 探討隨機過程及隨機動態系統分析。
    • 強健控制 / 有系統的描述強健系統的設計架構。
    • 數位控制 / 數位控制系統理論分析與控制器設計。
    • 數位信號處理與控制 / 及時控制的分析理論及 FFT計算法則。
    • 最佳控制 / 探討線性二次調節器理論(LQR、LQR/LTR)及其應用,最佳濾波器原理。
    • 適應控制 / 探討自調調節控制、模式追蹤控制理論與其應用。
    • 非線性控制 / 介紹非線性控制系統之分析與設計。
    • 隨機控制 / 探討隨機動態系統之控制、 分析與設計。
    • 動態系統建模與判認 / 介紹系統動態模型建立與判認方法。

重要性

自從工業革命以來,自動控制一直扮演著重要的角色,飛球調速器即為蒸汽機的關鍵 性組件,隨著對飛球調速器的研究,開啟了回授控制理論的發展,爾後電晶體擴大器 的發明及微電腦的發展皆使控制理論有很大的突破。 目前正值國內產業大力提倡自動化之際,控制理論與工程更扮演舉足輕重的角色,因此本組之研究方向以整合傳統機械與控制理論、微電腦、光學及生物醫學系統,以訓 練培養現代機械工程師。

未來研究發展的方向

  • 油氣壓控制系統研究
    類神經網路、模糊控制及適應控制應用於油氣壓系統控制,除此之外油氣壓系統及元件應用於自動化機械設計上之分析。
  • 機電整合系統研究
    磁浮結構、磁浮軸承、凸輪機構與伺服控制整合系統。
  • 光機電整合系統研究
    高精度光機系統分析與設計、可靠度分析、非接觸式同步伺服追蹤系統。
  • 生物醫學系統研究
    膝上義肢控制系統、手術用多軸伺服機構。
  • 機器人學研究
    雙機械臂協調控制、撓性機械臂控制、機械手抓取器研究。
  • 控制理論研究
    強健控制、智慧控制、模糊控制、隨機控制。