Research and Implementation of Optimal Motion Control for a Clean-room Robot

论文以国家科技部超大规模集成电路制造装备重大专项课题“12英寸硅片智能机械手关键技术与样机研制”为背景，进行了洁净机器人控制系统下层的性能最优控制方法的研究和上层的时间最优轨迹规划方法的研究。论文从洁净机器人的结构出发，在利用动能公式分析得到大气手（洁净机器人的手臂）转动惯量计算公式的基础上，通过仿真表明了运动中大气手转动惯量随位置变化的幅度较大、对控制系统性能的影响不能忽视；然后从辨识得到的交流永磁同步伺服电机的数学模型出发，提出了一种PI加前馈参数整定的控制方法，并仿真和实验验证了这种控制方法对消除转动惯量变化的影响、提高控制系统动态性能的有效性和简单可行性。针对洁净机器人快速、高效的运动要求，在分析大气手运动约束条件的基础上，提出了变加速度的时间最优轨迹规划方法，并采用实验的方法验证了这种规划方法相对梯形速度曲线规划在时间上的优越性。论文理论与实际相结合，提出了消除转动惯量变化的控制方法和时间最优轨迹规划方法，为开发出性能优越的洁净机器人作出了一定的贡献。另外，论文还编写了系统辨识程序和上位机测试软件，方便了其它控制算法的研究应用