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[一]、超運動驅動與傳遞
為了獲得較高的運動精度和分辨率,超機床對運動驅動和傳遞系統有很高的要求,既要求有平穩的超低速運動特性,又要有大的調速范圍,還要求電磁兼容性好。
一般來說,超運動驅動有兩種方式:直接驅動和間接驅動。直接驅動主要采用直線電機,大理石平臺可以減少中間環節帶來的誤差,具有動態特性好、機械結構簡單、低摩擦的優點,主要問題是行程短、推力小。另外,由于摩擦小,很容易發生振蕩,需要用的控制策略來彌補。間接驅動是由電機產生回轉運動,然后通過運動傳遞裝置將回轉運動轉換成直線運動。它是目前超機床運動驅動方式的主流。電機通常采用低速性能好的直流伺服電機,如美國ParkHannifin公司的DM和DR系列直接驅動伺服執行器,輸出力矩大,位置控制分辨率達到64萬分之一。絲杠往往選擇的滾珠絲杠,另外也有氣浮絲杠和磁浮絲杠用于超機床的實驗研究,如研制的氣浮/磁浮絲杠分辨率達到了0.01μm。日本新宿大學的Fukada通過在滑動絲杠、螺母和工作臺間插入彈性體,將扭矩轉化為微位移,使滑動絲杠達到na米級分辨率。
[二]、控制參數校準技術
光刻機工作臺是多變量的控制系統,存在動力學模型非線性、各白由度強藕合的特點,大理石平板平臺控制策略在工程實施過程中存在著不可避免的簡化,導致控制精度的下降。
1、電動機常數校準
電動機常數負責將控器輸出的力轉換為驅動電動機運動的電流值,基于控制系統中實測的機械傳遞函數,計算出系統的測試質量,通過測試質量與工作臺實際質量的比值,校正電動機常數,使控器輸出力轉換為驅動電流。
2、加速度前饋控制參數校準
加速度前饋環路與位置反饋環路之問存在耦合。理論上,如果加速度前饋控制參數足夠準確,工作臺運動所需驅動力由前饋環節提供,此時,位置誤差將為零?;谏鲜龇治觯瑢崪y反饋環路的控制力轉移到前饋環節,通過改變前饋控制參數來承擔所轉移的反饋控制力,進而起到校準前饋控制參數的目的。校準過程應該迭代進行,基于跟隨誤差較小的原則建立目標函數,并采用梯度矢量求解的方法對固定前饋控制結構中的參數進行了校準;基于工作臺的規劃加速度和實測反饋控制力,計算出轉換質量并進行疊加,實現了前饋控制參數的迭代校準。
3、解耦控制參數校準
解耦控器是微動臺動力學模型的逆變換,由于工程實施過程中存在簡化,解耦控制參數無法與系統特性匹配。在水平向3白由度運動控制中,如果解耦參數準確,一個方向的運動對其他兩個方向的跟隨誤差不會產生影響,基于此,利用運動方向的規劃加速度和非運動方向的反饋控制力計算串擾系數,將非運動方向的反饋控制力通過解耦參數的改變(即校準過程)進行轉移;基于運動過程中非運動方向跟隨誤差較小的原則,構建目標函數并進行值求解,對解耦控器中的參數進行了校準http://www.chinaweiyue.com/咨詢13231713280。


