双直线电机驱动的H型运动平台控制研究

摘要

硅片台是光刻机等IC制造装备的核心部件之一,主流的硅片台结构都采用H型布局,因此研究H型精密运动平台具有十分重要的意义,本文主要研究H型精密运动平台的运动控制问题。
　　首先,本文详细介绍双直线电机驱动的H型运动平台的结构特点,阐明H型运动平台运动控制的基本框架,对H型运动平台进行力学模型简化和假设,使用Matlab/Simulink/SimMechanics建立运动平台的精确动力学模型,分析其运动特性及控制难点;
　　其次,针对这样一个高速度、微进给和低阻尼的直接驱动系统,使用超前校正和PI调节相结合的方法,设计了三环控制系统,使用前馈控制器减小跟随误差,设计速度信号干扰观测器减小干扰对系统精度的影响;
　　最后,在完成单轴直线电机控制系统设计的基础上,针对双边驱动的两台直线电机发生的不同步运动现象,分析其不同步运动的误差来源,设计基于位移和加速度前向补偿的方法预测负载波动的大小,极大的减小了质心偏移导致的同步运动误差,设计模糊反馈补偿控制器减小前向补偿对滞后时间的敏感度,进一步减小双边驱动同步误差,期望实现系统的质心驱动。
　　使用Simulink和SimMechanics联合仿真模型可以反映真实系统的运动的规律,可以观测在输入不同信号时的仿真系统运动状态,使用前向补偿和模糊反馈相结合的方法极大的减小了双边驱动的同步运动误差。

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1 绪论

1.1课题来源、背景及意义

1.2光刻机精密运动平台研究现状

1.3 H型精密运动平台控制策略研究现状

1.4本文研究的主要内容

2 H型运动平台建模及运动特性分析

2.1 H型运动平台结构简介

2.2 H型运动平台动力学系统建模

2.3 H型运动平台运动特性分析

2.4 本章小结

3直线电机伺服驱动控制系统设计

3.1 直接驱动进给系统机电模型建立

3.2 直线电机伺服系统位置控制器设计

3.3 前馈及观测器环节设计

3.4 本章小结

4 双边同步驱动控制系统设计

4.1 影响同步运动的主要因素分析

4.2 双直线电机同步控制方案分析

4.3 基于位移的前向补偿控制环节设计

4.4 使用模糊逻辑的反馈补偿控制器设计

4.5 同步控制系统仿真结果分析

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文