已知流场的速度分布为_《浙江大学》2015年博士论文

发布时间：2016-11-19 09:33

  本文关键词：浸没流场缝隙控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2015年

浸没流场缝隙控制技术研究

邵杰杰  

【摘要】：本论文对浸没式光刻中浸没缝隙控制技术进行了研究。首先对浸没控制单元的位姿调节需求进行了分析,将“空间-平面”型并联机构作为浸没式光刻机中主要的位姿调节和检测模型。分析了3-PSP型、3-PSR-O型和3-P(PH)型并联机构的位置正逆解。其次,在位置正逆解的基础上,分别对3-PSP型、3-PSR-O型的特征边界进行了分析。从并联机构工作空间边界的形成机理入手,提出了一种基于特征边界和布尔运算的工作空间分析方法,并将该方法用于“空间-平面”型并联机构的工作空间分析。再次,将混合串并联机构应用于浸没控制单元位姿的调节和缝隙参数的检测,分别建立起3-PSP-P(PH)·型和3-PSR-O-P(PH)型混合串并联机构的位置正逆解模型,实现了浸没控制单元的3自由度位姿调节和缝隙参数的非接触高精密检测。最后,提出了一种基于混合串并联机构位置正逆解的反馈控制模型,并采用改进的小生境遗传算法对分支驱动模块进行控制寻优,分别通过仿真和试验样机验证了控制模型的有效性。课题的主要研究工作如下：1.分析了浸没式光刻机中为了维持浸没流场缝隙稳定而对浸没控制单元位姿调节所提出的需求,并研究了一类“空间一平面”型并联机构的位置正逆解问题。“空间一平面”型并联机构包括已有的3{SP型并联机构以及本文所新提出的3-PSR-O型和3-P(PH)型3自由度并联机构。作为并联机构的基础,三种并联机构的位置正逆解都被分别进行推导分析。通过选择合适的几何约束关系,获得了耦合参数模式下3七SP型并联机构位置正逆解的解析表达式。通过平面等效和引入三维射影空间的方式,获得了耦合参数模式下3{SR-O型并联机构位置正逆解的封闭解。分析了3-PSR-O型并联机构的6种可能位形和它们之间的对偶关系。基于3-P(PH)型并联机构提出了“空间-平面”型3自由度并联机构的位置正逆解的快速算法。2.提出了一种基于特征边界和布尔运算的工作空间分析方法。3-P(PH)型并联机构具有最大的工作空间,该空间也是具有相同移动副布置和行程的“空间-平面”型并联机构的基础工作空间。在位置正逆解分析的基础上,采用一阶影响系数矩阵分析了3-PSP型并联机构的奇异位形。采用几何约束法分析了3-PSR-O型并联机构的6种奇异位型,分别获得了它们在特征平面上的特征边界。通过将特征边界沿轴线切割基础工作空间的方式将基础工作空间分割为可达工作空间和不可达工作空间。该方法不但形象地给出了通过优化运动平面上的结构来继续增大工作空间范围的潜力,而且具有更高的效率和精度。3.改进了一种基于模式搜索的小生境遗传算法。从小生境分类,个体生成和局部搜索效率三个方面对遗传算法进行了优化。通过对实数型基因的无量纲化避免了由于实际参数量纲不同导致的距离分歧,并采用共谷判定方法,避免了对小生境半径估计的依赖；通过引入惩罚函数对新生成的个体进行筛选,降低了对已搜索空间进行重复搜索的概率；通过模式搜索与遗传算法相结合的方式增强了小生境内的局部搜索能力。这三方面的改进,使得在对多峰函数和复杂黑箱进行寻优搜索时,得到全局最优解的效率和概率都更高。4.将混合串并联机构应用于浸没控制单元位姿的调节和缝隙参数的检测,实现了浸没控制单元的3自由度位姿调节和缝隙参数的非接触高精密同时检测,并提出了一种基于混合串并联机构位置正逆解的反馈控制模型。通过改进的模式搜索小生境遗传算法对分支驱动模块的PID控制参数进行寻优获得了较好的控制效果。从基于SimMechanics的浸没控制单元位姿调节跟随仿真和实际物理样机试验两方面对控制模型的效果进行验证。仿真和试验结果均显示该控制模型具有较好的控制效果,满足浸没单元的正常工作时所需的缝隙参数要求。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.7
【目录】：

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