OHT自适应鲁棒约束跟随控制方法、OHT系统及产品

本发明涉及自动化物料搬运系统及运动控制，具体涉及：1、一种oht（overhead hoist transport，天车式高架搬运）自适应鲁棒约束跟随控制方法；2、一种oht系统；3、一种计算机程序产品。

背景技术：

1、oht系统在半导体制造车间中承担晶圆盒或载具的自动搬运，其定位准确性、对接可靠性和搬运平稳性会直接影响生产节拍和晶圆安全。

2、参看图1，oht系统通常包括沿轨道运行的小车机构、相对小车进行横向调节的滑台机构、用于升降载荷的提升机构、用于末端角度微调的回转机构，即具有

x（沿轨道方向的位移）、

y（滑台机构的横向位移）、

z（提升机构的纵向位移）

、（回转机构的回转角）共4个自由度。oht系统的末端一般会设有由回转机构带动的执行器（例如夹爪等）。

3、现有控制方案常将oht控制问题简化为独立坐标的轨迹跟踪问题，典型方案包括pid/pd控制、输入整形、滑模控制、模型预测控制以及常规自适应控制等。这类方案在特定工况下能够实现基本位置跟踪或摆振抑制，但对于oht系统而言，仅控制坐标误差并不充分，容易出现坐标跟踪误差较小但系统运动不满足结构兼容关系的情况。而且oht系统还受到载荷质量变化、轨道摩擦变化、提升阻尼变化、安装偏差、轨道扰动、传感器误差和未建模动态等因素影响，但现有控制方法难以同时保证轨迹跟踪精度、约束一致性和抗扰鲁棒性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有对于oht系统的控制方案易出现坐标跟踪误差较小但系统运动不满足结构兼容关系的情况，难以同时保证轨迹跟踪精度、约束一致性和抗扰鲁棒性的问题，提供oht自适应鲁棒约束跟随控制方法、oht系统及产品。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明公开了一种oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其包括：

4、步骤一，获取oht系统在当前控制周期的期望轨迹

q

d、实际最小坐标向量

q

m，并将

q

m进行坐标线性映射以得到实际过参数化坐标向量；

5、步骤二，依据、

q

d针对oht系统生成结构一致性约束和末端轨迹伺服约束，并统一约束跟随形式以提取出当前控制周期的输入控制参数；其中，输入控制参数包括：统一约束矩阵

a、统一约束右端向量

c、目标约束加速度向量

b、约束跟随误差

β；

6、步骤三，基于当前控制周期的输入控制参数计算虚拟广义输入

τ；其中，；

p1为名义udwadia-kalaba约束补偿项；

p2为约束误差反馈项，

p3为漏型自适应鲁棒补偿项；

7、步骤四，采用虚功等价投影将

τ转换成oht系统的实际广义输入

u；

8、步骤五，按照

u对应施加至小车机构、滑台机构、提升机构和回转机构，并进入下一控制周期。

9、该种oht自适应鲁棒约束跟随控制方法的实现根据本公开的实施例的方法或过程。

10、第二方面，本发明公开了一种oht系统，其采用了第一方面公开的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法。

11、该种oht系统的实现根据本公开的实施例的方法或过程。

12、第三方面，本发明公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序。该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面公开的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法的步骤。

13、与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

14、1、本发明通过在过参数化坐标空间内显式构建oht系统各机构之间的结构一致性约束，并将结构一致性约束与末端轨迹伺服约束汇编为统一约束，使oht系统在跟随期望末端轨迹的同时保持小车机构、滑台机构、提升机构及回转机构之间的结构兼容关系，进而构建包含名义udwadia-kalaba约束补偿项、约束误差反馈项、泄漏型自适应鲁棒补偿项组成的虚拟广义输入，并通过虚功等价投影将10维过参数化虚拟广义输入转换为4维实际执行输入，无需增加额外执行器即可将约束空间控制结果施加至小车、滑台、提升和回转四个运动通道，有效提高了oht系统的轨迹跟踪精度、结构约束保持能力及抗扰鲁棒性。

15、2、本发明的虚拟广义输入利用产生满足统一约束所需的名义控制作用，利用约束误差反馈项抑制系统偏离统一约束流形，利用泄漏型自适应鲁棒补偿项补偿载荷变化、摩擦变化、阻尼变化、轨道扰动、安装误差、未建模动态及外界扰动所造成的有界未知不确定性，保证了输入控制的精准性。

16、3、本发明的泄漏型自适应鲁棒补偿项采用前向欧拉法对自适应参数估计值进行离散更新，使其保持在合理取值，避免影响控制平稳性和工程可实现性。

1.一种oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，oht系统包括：沿轨道运行的小车机构、相对小车进行横向调节的滑台机构、用于升降载荷的提升机构、用于末端角度微调的回转机构；其中，oht系统的末端设有由回转机构带动的执行器。

3.根据权利要求2所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，步骤一中，，xd表示沿轨道方向的期望位移，yd表示横向的期望位移，zd表示纵向的期望位移，表示期望回转角；

4.根据权利要求3所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，步骤二包括：

5.根据权利要求4所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，结构一致性约束包括：位置级结构一致性约束、速度级结构一致性约束、加速度级结构一致性约束；

6.根据权利要求1所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，步骤三中，p1的表达式为：

7.根据权利要求1或6所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，采用前向欧拉法进行离散更新，其更新公式为：

8.根据权利要求5所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法，其特征在于，步骤四中，；t表示常矩阵；

9.一种oht系统，其特征在于，其采用了如权利要求1-8任一项所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的oht自适应鲁棒约束跟随控制方法的步骤。