超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法
【專利摘要】超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，屬于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制領(lǐng)域。為了解決目前的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械諧振抑制效果差的問(wèn)題。包括：根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的宏微耦合力學(xué)模型，建立六自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)y向宏微耦合的模型；采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法辨識(shí)出建立的宏微耦合模型的未知參數(shù)，進(jìn)而分別建立宏動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型，再采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法辨識(shí)出機(jī)械諧振模型中未知參數(shù)，獲得宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)機(jī)械諧振模型和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)機(jī)械諧振模型；進(jìn)而獲得宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器；將宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和宏動(dòng)臺(tái)串聯(lián)，將微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)串聯(lián)，完成宏動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振的抑制。它用于抑制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振。
【專利說(shuō)明】超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 光刻機(jī)是一個(gè)涉及精密機(jī)械、精密控制、精密測(cè)量等多學(xué)科的機(jī)電一體化的高端 精密制造裝備，其發(fā)展受到光學(xué)性能、電機(jī)性能、測(cè)量分辨率、機(jī)械加工能力、控制系統(tǒng)性能 等各種條件的制約，設(shè)計(jì)能夠保證光刻機(jī)高速高精度的控制器是提升光刻機(jī)性能的關(guān)鍵。
[0003] 掩膜臺(tái)和娃片臺(tái)作為光刻機(jī)的核心部分，都米用宏微雙臺(tái)氣浮結(jié)構(gòu)。永磁直線電 機(jī)和音圈電機(jī)分別為宏微臺(tái)提供動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)。為了優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證 先進(jìn)控制方法，需要利用系統(tǒng)辨識(shí)的方法獲得含有諧振特性的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)模型。
[0004] 現(xiàn)有的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械諧振抑制效果差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決目前的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械諧振抑制效果差的問(wèn)題， 本發(fā)明提供一種超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法。
[0006] 本發(fā)明的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] 步驟一：根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的宏微耦合力學(xué)模型，建立六自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)y向宏 微耦合的模型；
[0008] 步驟二：采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法辨識(shí)出步驟一建立的宏微耦合的模型的未 知參數(shù)；
[0009] 步驟三：根據(jù)步驟二辨識(shí)出參數(shù)的宏微耦合的模型，分別建立宏動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振 模型和微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型，再采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法分別辨識(shí)出宏動(dòng)臺(tái)的機(jī)械 諧振模型和微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型中的未知參數(shù)，獲得辨識(shí)出參數(shù)的宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)機(jī)械諧 振模型和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)機(jī)械諧振模型；
[0010] 步驟四：根據(jù)步驟三中辨識(shí)出參數(shù)的宏動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振模型的主要諧振頻率點(diǎn)和微 動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振模型的主要諧振頻率點(diǎn)，分別獲得宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波 器；
[0011] 步驟五：將宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和宏動(dòng)臺(tái)串聯(lián)，將微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)串 聯(lián)，完成宏動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振的抑制。
[0012] 步驟一中，六自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)y向宏微耦合的模型：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟一：根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的宏微耦合力學(xué)模型，建立六自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)y向宏微耦 合的模型； 步驟二：采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法辨識(shí)出步驟一建立的宏微耦合的模型的未知參 數(shù)； 步驟三：根據(jù)步驟二辨識(shí)出參數(shù)的宏微耦合的模型，分別建立宏動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型 和微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型，再采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法分別辨識(shí)出宏動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振 模型和微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型中的未知參數(shù)，獲得辨識(shí)出參數(shù)的宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)機(jī)械諧振模 型和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)機(jī)械諧振模型； 步驟四：根據(jù)步驟三中辨識(shí)出參數(shù)的宏動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振模型的主要諧振頻率點(diǎn)和微動(dòng)臺(tái) 機(jī)械諧振模型的主要諧振頻率點(diǎn)，分別獲得宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器； 步驟五：將宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器和宏動(dòng)臺(tái)串聯(lián)，將微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器和微動(dòng)臺(tái)串聯(lián)， 完成宏動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)機(jī)械諧振的抑制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，步驟一 中，六自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)y向宏微耦合的模型：
其中， mv和Hi1分別為微動(dòng)臺(tái)和宏動(dòng)臺(tái)的質(zhì)量； Yv(S)和Y1(S)分別為微動(dòng)臺(tái)和宏動(dòng)臺(tái)的位移； U1(S)和Uv(S)分別為直線電機(jī)和音圈電機(jī)輸入的拉普拉斯變換； Kfl和Kel分別為忽略電氣瞬態(tài)響應(yīng)延遲直線電機(jī)和音圈電機(jī)模型的參數(shù)； Kev和Kfv和分別為直線電機(jī)和音圈電機(jī)輸出倒數(shù)的反饋系數(shù)； R1和Rv分別為直線電機(jī)和音圈電機(jī)的電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，步驟二 中， 采用自適應(yīng)實(shí)數(shù)編碼遺傳算法辨識(shí)出步驟一建立的宏微耦合的模型的未知參數(shù)為：
〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于， 步驟三中，根據(jù)步驟二辨識(shí)出參數(shù)的宏微耦合的模型的開(kāi)環(huán)頻率特性，建立宏動(dòng)臺(tái)的 機(jī)械諧振模型的方法為： 根據(jù)步驟二辨識(shí)出參數(shù)的宏微耦合的模型，通過(guò)掃頻試驗(yàn)、數(shù)據(jù)插值和濾波分析計(jì)算 幅值比和相角差，得到宏動(dòng)臺(tái)的開(kāi)環(huán)頻率特性G(j?)，按照遞階辨識(shí)方法，從G(j?)中剔 除掉已經(jīng)辨識(shí)出的宏微耦合的模型的的頻率特性￥
>即剩下的頻 率特性為各諧振的頻率響應(yīng)：
根據(jù)各諧振的頻率響應(yīng)，確定宏動(dòng)臺(tái)的機(jī) 械諧振模型為：
其中，a為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振一階常數(shù)，b為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)常數(shù)，w。為機(jī)械諧振頻率； 步驟三中，根據(jù)步驟二辨識(shí)出參數(shù)的宏微耦合的模型，建立微動(dòng)臺(tái)的機(jī)械諧振模型的 方法與上述方法相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于， 步驟三中，獲得辨識(shí)出參數(shù)的宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)機(jī)械諧振模型為：
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，步驟四 中，宏動(dòng)臺(tái)的4個(gè)陷波器為：
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，步驟三 中，獲得辨識(shí)出參數(shù)的微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)機(jī)械諧振模型為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械諧振的抑制方法，其特征在于，步驟四 中，微動(dòng)臺(tái)的2個(gè)陷波器為：
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK104267597SQ201410448517
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】陳興林, 劉法志, 劉帥, 劉啟循, 魏凱, 范文超, 張之萬(wàn), 楊旭東 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)