本論文研究目的為改善傳統CNC工具機所規劃的曲線、圖形，在加工精度高產生大量的補間命令，加工路徑造成記憶體超出負荷。討論運動軌跡及控制理論，應用在運動控制卡，實現降低記憶的負荷來完成。設計方面則提出不同於以往傳統直線逼近圓曲線設計方式，使用運動控制晶片上的補間架構以及補間方法為基礎。本論文並以圓弧補間及橢圓補間來繪圖其設計方法，而改善任意曲線對於傳統軌跡規畫上的誤差，減少記憶體使用量。　　
　　
　　透過MATLAB驗證圓弧補間及橢圓補間使軌跡更精準，再用交叉耦合控制修正誤差量使輸出的圓更接近命令的圓，與交叉耦合分開討論干擾觀察器對系統的抗干擾能力。最後運用實驗室的運動控制平台，對平台下指令繪出圖形，使運動控制卡作圓弧補間、直線補間法則。

The goal of this work is to improve the curves and graphs scheduled by conventional CNC machines. In high-resolution machining applications, enormous amount of interpolation commands are generated. Massive machining routes causes memory overflow. In this thesis, the motion trajectory and control theory are discussed and applied to motion control card to reduce the loading of the memory. Different from the conventional design method, which uses straight lines to approach a circular arc, a new design method using circular interpolation and elliptical interpolation based on the interpolation architecture on the motion control chip is proposed in this thesis to reduce the errors in trajectory scheduling for arbitrary curves as well as to lower the memory requirement.
　　Using MATLAB, it is verified that the proposed circular and elliptical interpolations improve the accuracy of the trajectory. Furthermore, the errors are reduced using cross-coupling control, making the generated circle more closely resembles the commanded circle. The anti-disturbance capability of the disturbance observer is separately discussed. Finally, using the motion control table of our lab, commands are made to draw graphs and let the motion control card implement circular and linear interpolations.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2相關文獻 1
1.3章節介紹 2
第二章 系統架構 3
2.1系統架構 3
2.1.1 UNO-3072無風扇工業電腦 5
2.1.2 PCI-1202U 運動控制卡 6
2.1.3 AMAX-2242運動控制模組 7
2.1.4 無刷伺服馬達 8
2.1.5增量式旋轉編碼器 9
2.1.6 無刷伺服馬達驅動器 10
2.1.7 滾珠導螺桿 11
2.2輪廓誤差 18
2.2.1偏移誤差 18
2.2.2相移誤差 19
第三章 控制法則 21
3.1補間法則 21
3.1.1圓弧補間 21
3.1.2橢圓補間 28
3.1.3單軸伺服系統建立 34
3.2交叉耦合控制(Cross Cupling Control；CCC) 35
3.3干擾觀察器(Disturbance Observer，DOB) 60
第四章 實作模擬 70
4.1圖形路徑規劃 70
4.1.1螺絲釘圖形 71
4.1.2蘋果圖形 72
4.2平台實驗結果 73
第五章 74
5.1結論 74
5.2未來展望 74
參考文獻 75

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