公自转系统同步控制研究

发布时间：2017-07-18 07:11

  本文关键词：公自转系统同步控制研究

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【摘要】：双工件台作为光刻机运动控制的核心,是对焦以及曝光中的关键性的设备,而公自转系统作为双工件台换台核心的部件,是系统完成快速、稳定换台的关键。本文主要对公自转换台系统进行研究。首先,对光刻机整体结构和功能进行简单的分析,详细分析了公自转系统的结构,完成了双工件台换台轨迹的规划,并确定使用三阶S曲线作为换台的跟踪信号。其次,针对公转电机的存在定位振荡的问题,设计了ZV输入整形器,即采用零振荡法(Zero Vibration)设计整形器,以及设计ZVD输入整形器,即采用零振荡法(Zero Vibration and Derivation)设计整形器对其进行抑制。并针对传统输入整形器需要系统精确模型、计算参数繁琐等缺点,设计了粒子群优化算法对输入整形器的参数进行优化,并且该算法不需要系统的精确模型。再次,针对公自转系统换台的同步控制问题,采用交叉耦合同步控制策略,并设计模型预测同步控制器,通过仿真分析,并与原控制系统进行比较,证明该同步控制策略对较好的抑制同步控制误差,并对模型预测控制中的预测模型的不确定性进行分析,证明其鲁棒性比较好。最后,设计改进的同步控制器对系统进行同步控制,同步控制策略采用偏差耦合同步控制,设计基于模型预测的补偿器,并通过仿真分析与交叉耦合同步控制进行比较,证明其在抑制同步控制误差上的优越性;对于实验室独立研发的运动控制卡进行硬件介绍和软件设计;最后对公转电机的残留振荡问题进行实验,实验证明了输入整形器的振荡的抑制效果,对公自转系统进行换台实验,实验证明采用偏差耦合同步控能够满足控制系统的性能指标。
【关键词】：公自转系统 换台 输入整形器 模型预测控制 同步控制策略
【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】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-15
• 1.2.1 光刻机及其换台技术发展现状10-13
• 1.2.2 输入整形技术的发展现状13-14
• 1.2.3 同步控制策略的发展现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 公自转换台系统介绍17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 光刻机结构以及功能介绍17-18
• 2.3 公自转系统的结构分析18-22
• 2.3.1 双工件台整体结构分析18-21
• 2.3.2 公自转结构分析21-22
• 2.4 工件台换台轨迹分析与换台步骤规划22-28
• 2.4.1 公自转系统的运动轨迹规划22-23
• 2.4.2 双工件台换台步骤规划23-28
• 2.5 双工件台公自转换台出现的问题分析28-30
• 2.5.1 公自转换台同步问题分析28-29
• 2.5.2 公转电机定位残留振荡问题分析29-30
• 2.6 小结30-31
• 第3章 公转电机的输入整形器设计与仿真31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 输入整形简介31-33
• 3.2.1 输入整形的基本原理31-33
• 3.3 输入整形器设计方法分析33-36
• 3.3.1 零极点对消法33-36
• 3.3.2 联立约束方程法36
• 3.4 ZV和ZVD输入整形器的参数设计与仿真验证36-41
• 3.4.1 ZV输入整形器的设计与仿真36-38
• 3.4.2 ZVD输入整形器的设计与仿真38-41
• 3.5 基于粒子群算法的整形器参数优化41-48
• 3.5.1 粒子群优化算法简介41-42
• 3.5.2 基于粒子群优化算法的输入整形器设计分析与仿真42-48
• 3.6 小结48-49
• 第4章 基于模型预测控制的双工件台同步控制设计49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 同步控制策略的简介49-51
• 4.2.1 并行方式49
• 4.2.2 主从方式49-50
• 4.2.3 交叉耦合同步控制50-51
• 4.3 模型预测控制51-56
• 4.3.1 模型预测控制简介51-52
• 4.3.2 动态矩阵控制理论52-56
• 4.4 基于动态矩阵控制的同步控制器的设计与仿真56-61
• 4.4.1 模型预测控制系统仿真56-58
• 4.4.2 基于动态矩阵控制的同步控制器设计与仿真58-61
• 4.5 小结61-62
• 第5章 改进的模型预测同步控制器的设计与实验62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 偏差耦合同步控制器的设计与仿真验证62-66
• 5.2.1 偏差耦合同步控制器的设计62-63
• 5.2.2 偏差耦合同步控制器的仿真63-66
• 5.3 公自转换台同步控制系统的搭建与程序设计66-71
• 5.3.1 公自转换台同步控制系统的搭建66-68
• 5.3.2 运动控制卡程序设计68-71
• 5.4 公自转换台控制实验71-74
• 5.4.1 公转电机抑制残留振荡实验71-72
• 5.4.2 公自转换台同步控制实验72-74
• 5.5 小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士期间发表的学术论文80-82
• 致谢82

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本文编号：556523