拱架机器人变增益H∞鲁棒控制研究与应用

"拱架机器人的变增益H∞鲁棒控制" 拱架机器人在现代精密制造领域，如半导体封装和表面贴装设备中扮演着重要角色。这种机器人的设计和控制策略直接影响其性能和精度。文章由吴金波、尹周平和熊有伦共同撰写，探讨了应用于半导体后封装设备的两自由度拱架机器人建模与变增益H∞鲁棒控制的理论和技术。 拱架机器人具有两个垂直方向的运动自由度，即沿梁的x方向和沿基座的y方向。y向运动通常由同步带驱动，而x方向则影响y向的动力学行为，因为贴装头的位置变化会改变系统的动态参数。在建模过程中，考虑了同步带的动力学特性、横向柔性和扭转柔性等因素，这些都可能导致系统的不稳定或精度下降。 为了解决这些问题，作者提出了一种变增益H∞鲁棒控制策略。H∞控制旨在最小化系统对外部干扰的响应，同时确保系统的稳定性。通过等价变换，将复杂的线性变参数系统简化，并引入“变H∞性能”的概念，将控制器设计转化为线性矩阵不等式（LMI）的求解问题。这种方法无需变参数变化率反馈，从而降低了设计的复杂性。 此外，文章还利用“H∞性能覆盖”理论，提出了一种保持H∞性能的插值方法，以确保控制器在不同工况下的性能。这些理论工具的应用旨在提高系统的定位精度和快速响应能力，减少由于单边驱动导致的振动问题。 通过将提出的算法应用到拱架机器人的y向动力学模型中，仿真结果显示该控制器设计方法显著降低了保守性，提高了系统的动态性能。这证明了变增益H∞鲁棒控制的有效性，对于解决拱架机器人在高速运动中的振动和精度挑战具有实际意义。 关键词涉及的领域包括拱架机器人、线性矩阵不等式、H∞性能覆盖、变增益H∞控制以及严格的系统等价，这些都是控制理论和机器人学的重要组成部分。这一研究为拱架机器人控制提供了新的理论基础和实践方法，有助于推动相关技术的发展和应用。