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题名超精密六自由度微动台耦合动力学建模及分析
被引量：10
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作者
蒋毅
朱煜
杨开明
李鑫
余东东
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机构
摩擦学国家重点实验室(清华大学机械工程系)
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2014年第30期5451-5457,共7页
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基金
国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2009CB724205)~~
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文摘
多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)运动控制系统中,自由度耦合是影响系统运动性能的关键因素。因此,为实现运动系统高速度下纳米级定位精度和轨迹跟踪精度,需要从控制对象内部的耦合机理出发,建立耦合模型,并在此基础上建立动力学模型,实现系统内部的力学解耦。该文研究对象是一种无接触式六自由度微动台,此微动台有8个洛伦兹电机提供驱动力,且竖直方向具有重力平衡装置。基于微动台的结构模型和控制要求,建立了2类主要耦合模型:位置相关耦合和力相关耦合。其中,位置相关解耦连接控制点到质心,力相关解耦连接质心到各驱动力。最后进行了实验验证,实验结果证明了动力学模型的可行性和有效性。
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关键词
多输入多输出系统
动力学建模
位置相关耦合
力相关耦合
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Keywords
multi-input multi-output（MIMO） system
dynamic modeling
position-dependency coupling
force-dependency coupling
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分类号
TN305
[电子电信—物理电子学]
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题名超精密运动系统跟踪误差定量分析
被引量：5
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作者
戴渌爻
李鑫
朱煜
张鸣
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机构
摩擦学国家重点实验室(清华大学机械工程系)
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第16期4910-4918,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2017YFB0310603-02)~~
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文摘
直线或平面电机驱动的超精密运动系统加减速域跟踪误差对建立时间有重要影响,定量分析加减速域跟踪误差并建立解析模型,对减小建立时间有重要的工程与学术价值。针对工程实际中的数字控制系统,该文基于单质量块刚体和双质量块柔性体模型,在离散域建立跟踪误差与前馈控制器、反馈控制器和目标轨迹之间的解析模型,从物理层面深入分析超精密运动系统加减速域轨迹跟踪误差产生机理。定量分析表明,在给定的前馈控制器和反馈控制器作用下,时域上加减速域跟踪误差与目标轨迹特定阶次的导数近似成正比。在跟踪误差定量分析的基础上,提出一种前馈控制器参数整定方法。实验验证误差分析的正确性和前馈控制器参数整定方法的有效性。
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关键词
超精密运动系统
加减速域跟踪误差
定量分析
参数整定
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Keywords
ultra-precision motion systems
tracking errors
quantitative analysis
tuning algorithm
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分类号
TM359.4
[电气工程—电机]
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题名粗微叠层式硅片台数据驱动MIMO前馈控制
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作者
刘涛
杨开明
朱煜
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机构
摩擦学国家重点实验室(清华大学机械工程系)
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第24期9834-9843,I0027,共11页
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基金
国家科技重大专项(2017ZX02102004)。
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文摘
光刻机中承载晶圆进行图像曝光的硅片台是一个典型的多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)超精密运动系统,MIMO前馈控制技术是抑制各自由度耦合误差的关键环节。针对光刻机粗微叠层式结构的硅片台,文中基于主从控制架构,提出一种微动台和粗动台MIMO前馈控制方法。该前馈采用线性参数化结构,以微分单元为基函数,将控制器的参数整定问题转化为一个凸优化问题,进而给出前馈控制器的全局最优参数整定方法以及参数迭代过程中梯度的无偏估计方法。通过硅片台多场曝光轨迹跟踪实验,验证所提参数整定方法的快速收敛性能。实验结果表明,所提方法能够有效减小微动台多自由度耦合的轨迹跟踪误差和粗微之间的相对误差。
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关键词
多输入多输出(MIMO)系统
MIMO前馈
数据驱动
参数整定
粗微叠层
硅片台
超精密运动系统
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Keywords
multi-input multi-output(MIMO)system
MIMO feedforward
data-driven
controller parameter tuning
dual-stage
wafer stage
ultra-precision motion system
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分类号
TM359.4
[电气工程—电机]
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题名超精密微动台变磁阻电机建模
被引量：1
- 4
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作者
陈安林
张鸣
朱煜
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机构
摩擦学国家重点实验室(清华大学机械工程系)
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第20期5327-5334,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(51175296)
国家科技重大专项资助项目(2009ZX02208)~~
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文摘
文中对超精密微动台变磁阻电机的磁场和推力进行了准确的建模,用于电机的实时控制。分别建立了永磁体和线圈产生的两种磁场单独作用并考虑漏磁的等效磁路模型,同时在动铁心处于不同位置时,通过三维有限元仿真得到每个气隙的漏磁系数来准确的反映漏磁在不同气隙处的三维分布。首先仿真得到动铁心位于x正向特定位置时的漏磁系数,对漏磁系数进行拟合,从而在动铁心位于x正向任意位置时对电机磁场进行建模。然后根据动铁心位于x正向和负向时具有的对称性,得到电机在全行程的磁场模型。最后根据电机的磁场模型和麦克斯韦力公式得到全行程的推力模型。推力模型和有限元仿真结果误差小于6.4%,并通过实验进行了验证。
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关键词
变磁阻电机
超精密微动台
三维漏磁系数
等效磁路
硅片台
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Keywords
variable reluctance actuator （VRA）
ultra-precision microstage
three-dimensional leakage coefficient
magnetic circuit model
wafer stage
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分类号
TM352
[电气工程—电机]
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