基于双参数加速度反馈的主动隔振技术研究

发布时间：2017-05-25 06:28

  本文关键词：基于双参数加速度反馈的主动隔振技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着精密加工、精密测量和航空航天技术的不断进步,对机械结构动态稳定性和抗振性的要求变得更加严格,大型光刻机设备、超精密光电测试仪器、超微细加工设备等也对防微振技术及科学实验环境提出了更加严格的要求。重力补偿器作为光刻机微动台中的一个重要部件,它的隔振性能将直接影响到硅片的曝光精度。振动干扰能够影响结构稳定性和系统的精度,因此需要对系统进行隔振处理,然而对于一些低频振动干扰,仅仅依靠被动隔振是无法抑制的。因此,本课题提出了一种基于双参数加速度反馈的主动隔振控制技术。为了提高系统的隔振性能,利用了加速度反馈能够提高系统虚拟质量的特性,由此来降低其固有频率。但是由于传统加速度反馈会使音圈电机出力过大,因此需将反馈增益系数拆分成两个参数即引入双参数加速度反馈在保证隔振性能的同时,减小电机出力。同时本课题还加入了前馈控制来提升系统对振动干扰的响应速度。本课题主要研究工作如下:本课题首先研究分析了重力补偿器的结构和功能,建立了单自由度模型。通过理论推导与计算,得到重力补偿器垂向运动部件各参数,最终求得其系统传递函数。其次,建立基于重力补偿器的单自由度隔振系统模型,利用负载的加速度作为反馈的控制方法。主要通过加速度反馈来提高系统虚拟质量,由此来降低系统的固有频率,提高其隔振性能。同时引入前馈来提高系统对干扰抑制的及时性。通过SIMULINK对各控制方法进行仿真,得到其对干扰的抑制作用、电机出力大小以及对固有频率的影响。在理论上验证了该控制方法的可行性以及有效性。最后,利用重力补偿器搭建单自由度系统进行实验分析。先对重力补偿器上的音圈电机进行性能测试,检测其是否能够满足使用要求。对系统的固有频率进行测试,实验的结果表明:利用双参数加速度反馈的主动隔振控制技术后,系统的固有频率由1.0Hz降低到了0.5Hz,降幅达50%,效果较为显著。前馈与反馈相结合的控制方法不仅可以减小系统的固有频率,其谐振峰处的传递率也有所降低,而且系统闭环后的振动速度较小,相比于开环时降低了50%,同时对基台的干扰抑制效果优于被动隔振。相对加速度反馈能将系统的固有频率进一步降低,达到0.2Hz,但是其谐振峰较大。
【关键词】：隔振 重力补偿器 主动控制技术 加速度反馈
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 主动隔振器研究现状10-14
• 1.3 主动隔振技术研究现状14-17
• 1.3.1 重力补偿器研究现状14-16
• 1.3.2 主动控制技术研究现状16-17
• 1.4 课题的主要研究内容17-19
• 第2章 重力补偿器结构分析及理论建模19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 重力补偿器结构分析19-23
• 2.2.1 被动气浮结构分析20-21
• 2.2.2 主动隔振结构分析21-23
• 2.3 重力补偿器机械模型及传递函数23-27
• 2.3.1 重力补偿器垂向运动部件参数计算23-27
• 2.3.2 系统机械模型传递函数27
• 2.4 主动隔振系统理论建模27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 重力补偿器隔振系统控制方法设计30-51
• 3.1 引言30
• 3.2 电机模型分析及控制系统设计30-33
• 3.3 主动隔振系统的控制算法33-50
• 3.3.1 双参数加速度反馈34-38
• 3.3.2 前馈控制系统设计38-45
• 3.3.3 前馈与加速度反馈结合45-48
• 3.3.4 相对加速度反馈方案优化48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 实验与分析51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 单自由度实验系统搭建51-55
• 4.3 主动隔振性能实验分析55-64
• 4.3.1 双参数加速度反馈主动控制实验分析56-59
• 4.3.2 前馈与反馈复合控制实验分析59-62
• 4.3.3 相对加速度反馈主动控制实验分析62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 结论66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 袁哲俊;;精密和超精密加工技术的新进展[J];工具技术;2006年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邓习树;步进扫描光刻机模拟隔振试验平台主动减振系统研究[D];中南大学;2007年

  本文关键词：基于双参数加速度反馈的主动隔振技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：392944