在电子制造装备如芯片固晶机、贴片机、分选机等中,旋转摆臂是芯片移送机构的关键功能部件,具有高频往复旋转、高加速度快速启停、高精定位等运动特点。在旋转摆臂动力学特性研究中,常抽象为旋转悬臂梁,受离心力与弯曲变形影响,存在模态频率变化、末端振动等现象。芯片移送过程中,旋转摆臂高加速度高精定位运动,对其动力学性能以及伺服控制提出了很高要求,具体表现为:旋转摆臂高频往复运动所具有的高加速度特性,需将其视为柔性悬臂梁,其动力学特性又不同于其他领域的恒角速度运行,模态频率在运行过程中时刻变化,导致几何刚化现象;旋转摆臂快速启停和高精定位,要求伺服控制系统具有高响应速度以满足系统的跟踪性能,而宽频高速突变信号又会激起机械结构谐振,导致末端定位精度变低和整定时间加长,进而影响定位精度;由于旋转摆臂在根部驱动末端定位特征,对稳态误差与振动振幅等不利因素具有放大效应。为抑制高加速度下旋转摆臂末端振动和柔性变形,提高芯片定位精度和工作频率,论文基于旋转悬臂梁模型对旋转摆臂进行动力学特性模态分析,运用输入整形技术对伺服系统指令整形以控制机械谐振,构建高精定位伺服控制策略,具体工作如下:首先,基于芯片分选原理、节拍及排列精度要求,对影响芯片排列精度的视觉系统、移送平台、旋转摆臂进行分析。基于误差传递理论对各误差源进行测试实验分析,并进行各单元误差分配,最终确定旋转摆臂运动时序及其动态和静态性能指标。其次,针对高加速度旋转摆臂动力学特性,根据旋转摆臂运动时序和旋转惯性冲击特点设计了三种旋转运动速度曲线;基于旋转楔形悬臂梁模型,通过Galerkin法和超级单元法对旋转摆臂进行全时间历程模态频率计算,发现运动周期内几何刚化现象,结合伺服控制系统参数匹配确定较优速度驱动曲线。然后,针对伺服系统指令信号包含特定频率引起的系统谐振,构建伺服运动指令输入整形器,以消除指令信号引起系统谐振的频率,对系统进行振动抑制。深入研究输入整形技术原理和整形器及其鲁棒性;对旋转摆臂进行力锤敲击法模态测试,测得旋转摆臂共振频率,并通过阻尼比与衰减率关系计算得到系统阻尼比,进而获得整形器参数,并对选定S型速度曲线与整形器卷积计算进行指令输入曲线整形。再次,研究并提出了旋转摆臂伺服控制系统高精定位控制策略。建立了永磁同步电机数学模型以及矢量控制框图;基于旋转摆臂刚柔耦合特性,推导出两惯量弹性系统数学模型;确定其快速启停定位控制位置控制模式,以及伺服控制系统各环节的传递函数与结构框图;通过低通滤波和陷波滤波器以及速度和加速度前馈抑制振动并提高系统响应速度,通过实验确定速度环控制律,实现了伺服控制系统的振动抑制和高精定位控制。最后,以LED芯片分选为研究对象搭建旋转摆臂运动实验平台,并进行控制界面设计。根据惯性冲击特性规划的三种速度驱动曲线测试,验证旋转摆臂动力特性分析正确性;通过速度指令整形实验,验证整形器对振动抑制的有效性;通过采用设计的控制模型与控制策略进行旋转摆臂旋转运动定位实验,验证前馈与滤波组合控制对抑制振动、降低整定时间、提高定位精度的有效性。上述实验结果表明:采用本文提出的输入整形器及运动控制策略,旋转摆臂振动得到有效抑制,定位精度达到所提出的性能指标要求,最终提高了芯片分选排列精度。