基于滑模控制算法的多电机同步控制研究

发布时间：2020-01-27 01:04

【摘要】：双工件台系统,被视为光刻机的重要组成部分,采用宏微相结合的控制方式,以获得期望的性能指标[1],而宏动平台上X向多电机的同步运行是成功抓卡的关键,否则无法顺利实现换台。所以,本文主要从同步控制结构和控制算法两个方面,对工件台上的多个电机的同步运行展开研究,应用多种控制策略,从不同的角度来保证整个系统的同步效果[2]。首先,应用Euler-Lagrange方程式,建立双工件台宏动系统的数学模型,获得系统的动力学耦合模型,进而求取系统的State-Space表达式,是MIMO系统,为下文进行控制仿真实验奠定基础;分析实际系统中存在的扰动因素,如定位力扰动,辨识出其近似数学模型,并作为仿真时的扰动输入。其次,针对实际系统的控制要求,自主设计了一种双交叉耦合同步控制结构,该种同步方案的优势在于:当系统存在同步误差时,各子系统的位置控制器相互配合一起作用,以便快速消除误差;当系统同步误差小于一定程度时,控制结构将变为主从同步控制结构,两个子系统由同一个位置控制器给定控制量,保证系统的同步效果。并在Simulink中,搭建交叉耦合同步控制和双交叉耦合同步控制结构框图,分别在有扰动输入和无扰动输入的情况下进行仿真探究,验证改进后方案的理论可行性。再次,鉴于实际系统扰动因素较多,为保证系统的鲁棒性能,提出全程积分滑模控制,即系统的状态全程处于滑模面上,一旦系统状态进入滑模面,则主要依靠状态反馈控制来维持系统的动态性能[3]。又考虑到实际系统的控制输入受限,而当初始误差较大时[4],积分Windup效应会恶化系统的暂态性能,甚至导致系统不稳定,为此提出非线性积分滑模面进行改善,并通过仿真验证其有效性[5]。最后,在双工件台上进行实验,验证双交叉耦合同步控制、全程积分滑模控制以及非线性积分滑模控制等控制方法的实际控制效果:全程滑模控制算法在控制精度上并不占据优势,但抗扰性能很强;而非线性积分滑模控制算法在其基础上又改善了工件台宏动系统的暂态性能。
【图文】：

双工,动系,全局,光刻机

第 1 章绪论背景及研究意义题来源于国家科技部十二五重大科技发展专项 100nm光刻机主要以双工件台光刻机系统中H 型双边驱动平台作为研究对象。发展的今天，半导体行业更是凭借其技术的不断提升，一直跻身设备中大规模集成电路的制造的核心即为光刻机。今社会，小到民生，，大到国防军事，半导体设备已经渗透到各行大的比重，比如智能手机、数字电视、掌上电脑等在丰富了我们，也带给了我们极大地便利；而国之重器国防设备中同样离。所以，研制具有我国自主产权的光刻机设备，不仅可以大力推路产业，而且对我国的综合国力的提升也具有一定的深远意义。自主研制的双工件台光刻机如图 1-1 所示，其中X 、Y 向均采用机进行驱动。

直线电机,旋转电机

的抑制处理相对比较麻烦，如若使用高通或者带通滤波器系统响应滞后严重，系统的稳定性能也将受到影响；若只行优化，同样无法较好的消除低频谐振。而应用比较普遍馈或构建观测器对干扰等扰动进行补偿[32]。步直线电机技的快速发展，旋转电机由于其自身的运动惯量比较大、方式含有的中间环节较多等特点，已经无法达到一些高精的要求。针对旋转电机的以上弊端，直线电机应运而生，做到了零传动。直线电机不仅自身结构简单，运行时的响一些。电机介绍直线电机，就其结构而言，它是经由旋转电机发展演变出着半径方向剖开，再沿其圆周打开成直线，此中，旋转电上的初级，而转子对应其上的次级[33]，演化过程如图 2-5
【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】：2017
【分类号】：TP273

【参考文献】