超精密气浮定位平台动力学特性优化研究

发布时间：2021-07-02 16:50

　　基于静压气浮轴承支承和直线电机驱动技术的超精密气浮定位工作平台,是一种新型的精密运动机构,克服了传统上采用旋转电机和滚珠丝杠驱动方式所造成的传动环节多、响应滞后大以及存在非线性摩擦等缺点,实现了微纳米级加工定位和快速传输,被广泛应用于半导体光刻、精密测量和生物医学等领域。但是,当超精密定位平台的定位精度接近传统加工的极限时,其动力学特性难以满足高速运行时平台的稳定性和快速性要求。因此,本文对静压气浮轴承的支承刚度、空间位置和平台构型对平台动力学特性的影响以及相应的优化方法进行了深入系统的研究,研究成果已在100nm光刻机的研发中得以成功应用。针对气浮支承刚度对定位平台动力学特性的影响,运用结构动力学建模的基本理论和有限元建模方法,对计算模型进行了气浮支承刚度波动的参数化修正,求解计算得到了系统的固有频率和广义刚度与气浮支承刚度之间的变化关系。采用最小二乘法,揭示了气浮支承刚度波动与平台固有频率之间的关系。基于气浮支承刚度变化对平台固有频率灵敏度的分析,提出了气浮支承刚度的优化方法。提出了部分网格的空间移动技术,并对静压气浮轴承空间安装位置进行了优化研究。当静压气浮轴承安装在不同位置时,... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 课题来源与研究背景
    1.2 文献综述
    1.3 超精密气浮定位平台研究过程中存在的主要问题
    1.4 本文的研究特色及创新点
    1.5 本文的主要研究内容及组织结构
2. 超精密气浮定位平台动力学特性分析
    2.1 引言
    2.2 超精密气浮定位平台受力分析
    2.3 超精密气浮定位平台动力学模型
    2.4 超精密气浮定位平台动力学特性分析
    2.5 本章小结
3. 超精密气浮定位平台气浮刚度数值优化研究
    3.1 引言
    3.2 气浮轴承的刚度波动
    3.3 灵敏度分析模型
    3.4 气浮支承刚度数值灵敏度分析
    3.5 刚度数值灵敏度计算流程
    3.6 超精密气浮定位平台气浮刚度数值灵敏度分析
    3.7 超精密气浮定位平台刚度数值优化
    3.8 本章小结
4. 静压气浮轴承空间位置优化
    4.1 引言
    4.2 空间分布优化模型
    4.3 模型分析
    4.4 静压气浮轴承安装位置优化流程
    4.5 静压气浮轴承空间位置优化结果及分析
    4.6 本章小结
5. 超精密气浮定位平台结构动力学拓扑优化
    5.1 引言
    5.2 超精密定位平台拓扑优化参数的选择
    5.3 拓扑优化方法研究
    5.4 超精密气浮定位平台结构拓扑优化计算
    5.5 本章小结
6 超精密气浮定位平台动力学特性的实验研究
    6.1 引言
    6.2 实验设计及实施
    6.3 实验结果与分析
    6.4 本章小结
7. 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附录2 气浮刚度灵敏度计算数据


【参考文献】：
期刊论文
[1]直线电机气浮精密定位平台设计与控制[J]. 张从鹏,刘强.  北京航空航天大学学报. 2008(02)
[2]H型直线电机工作台控制技术研究[J]. 张从鹏,刘强.  机床与液压. 2007(10)
[3]自主静压气体轴承参数优化及静态性能分析[J]. 葛卫平,齐乃明,刘暾.  南京理工大学学报(自然科学版). 2007(03)
[4]IC硅片纳米级抛光机专家控制技术的研究[J]. 赵文宏,文东辉,戴勇,袁巨龙.  金刚石与磨料磨具工程. 2006(05)
[5]基于静压气浮导轨的直线电机高性能工作台的研制[J]. 张从鹏,刘强.  机械科学与技术. 2006(10)
[6]三坐标精密运动平台的设计[J]. 杨国哲,王立平,郁鼎文,刘向阳.  机床与液压. 2006(06)
[7]超精密定位平台的测量系统研究[J]. 王文,李欣欣.  机电工程. 2006(04)
[8]超精密运动平台隔振系统性能分析与实验研究[J]. 黄欢,郁鼎文,刘向阳.  科学技术与工程. 2006(01)
[9]磁悬浮实验系统的设计与分析[J]. 朱益民,龚建伟,沙小红.  南通大学学报(自然科学版). 2005(04)
[10]磁悬浮支承技术在机床中的应用[J]. 张钢,白华,王春兰,周罡.  机械工程师. 2005(08)

博士论文
[1]超精密气浮定位工作台的动力学研究[D]. 何学明.华中科技大学 2007
[2]高速精密永磁直线同步电机进给系统及控制技术研究[D]. 徐月同.浙江大学 2004



本文编号：3260846