长行程直线电机的迭代学习控制 被引量：39

1

作者 石阳春 周云飞 +2 位作者 李鸿 李介明 黄永红 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第24期92-96,共5页

光刻机工件台在扫描曝光过程中要求纳米级的定位精度,采用长行程直线电机粗动加洛仑兹电机高精密微动补偿的6自由度复合运动系统能满足要求。为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的轨迹跟踪精度。提出了一种开闭环D型迭... 光刻机工件台在扫描曝光过程中要求纳米级的定位精度,采用长行程直线电机粗动加洛仑兹电机高精密微动补偿的6自由度复合运动系统能满足要求。为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的轨迹跟踪精度。提出了一种开闭环D型迭代学习控制律改善永磁直线同步电动机(PMLSM)的轨迹跟踪性能。控制器由三部分组成:PID控制器用来提高系统对扰动和参数变化的鲁棒性;前馈补偿器可提高系统的实时跟踪性能;迭代学习控制器则通过执行重复任务来不断向理想的控制信号逼近。实验结果表明,这种控制方法可以有效提高系统的轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 光刻机 工件台 直线电机 迭代学习控制 前馈补偿

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直线电机的线性自抗扰控制 被引量：16

2

作者 刘川 朱非甲 +1 位作者 马伟 陈兴林 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期71-76,共6页

光刻机的工件台是高动态精密伺服运动平台,它要求在系统高速运动的同时,采用长行程直线电机宏动跟随音圈电机高精密微动的驱动方式,实现系统纳米级的精确定位及跟踪。为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的跟踪精度。针... 光刻机的工件台是高动态精密伺服运动平台,它要求在系统高速运动的同时,采用长行程直线电机宏动跟随音圈电机高精密微动的驱动方式,实现系统纳米级的精确定位及跟踪。为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的跟踪精度。针对该系统的直线电机模型设计了一种线性自抗扰控制方法,该方法的控制器首先通过扩张状态观测器观测系统的动态变化,补偿系统中的各种扰动,再运用前馈对系统的跟踪误差进行补偿,减小系统的动态跟踪误差。在此复合控制方式下,控制器实现了自抗扰控制,前馈控制器很好的补偿了误差,从而提高了系统的抗干扰和跟踪性能。实验表明,该方法与传统的控制方法相比,改善了系统的动态性能和抗干扰能力。 展开更多

关键词 光刻机 工件台 直线电机 线性自抗扰 前馈补偿 高动态精密伺服

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纳米精度运动台电机伺服参数校准方法研究 被引量：7

3

作者 李小平 李志科 +1 位作者 陈学东 段正澄 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第21期87-92,共6页

多自由度纳米精度工件台的精度直接受电机力常数和增益平衡矩阵的影响,需要进行周期性测试。因实际电机负载与理论计算负载有差异且随时间发生改变,导致其电机力常数变化,直接采用理论计算负载会降低工件台精度。采用传递函数计算电机... 多自由度纳米精度工件台的精度直接受电机力常数和增益平衡矩阵的影响,需要进行周期性测试。因实际电机负载与理论计算负载有差异且随时间发生改变,导致其电机力常数变化,直接采用理论计算负载会降低工件台精度。采用传递函数计算电机实际负载,建立电机负载与电机力常数间的关系,实现了电机力常数的校准。引入串扰系数描述不同电机轴间的串扰,并提出了增益平衡矩阵的详细计算方法。实验验证了该方法的正确性,并实现了工件台10nm的定位精度。 展开更多

关键词 力常数 增益平衡矩阵 平面电机 工件台

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基于ZPETC-FF和DOB的精密运动平台控制 被引量：9

4

作者 陈兴林 刘川 +1 位作者 周乃新 王斌 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-6,共6页

光刻机的工件台和掩模台采用长行程直线电机宏动跟随平面电机高精密微动的复合运动方式,实现系统高动态纳米级精度的跟踪定位.为减小平面电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机精密运动平台的跟踪精度.提出一种零相位误差跟踪控制器... 光刻机的工件台和掩模台采用长行程直线电机宏动跟随平面电机高精密微动的复合运动方式,实现系统高动态纳米级精度的跟踪定位.为减小平面电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机精密运动平台的跟踪精度.提出一种零相位误差跟踪控制器加前馈(ZPETC-FF)和干扰观测器(DOB)相结合的复合控制方法,以提高直线电机宏动精密运动平台的运动精度.ZPETC-FF作为前馈跟踪控制器,有效提高了系统带宽和跟踪性能,减小了系统的动态跟踪误差;DOB作为鲁棒反馈控制器,补偿了外部扰动、未建模动态和系统参数摄动等,有效提高了系统的抗干扰能力.实验表明,所提出的控制方法与传统的控制方法相比,不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且还具有更强的抗干扰能力. 展开更多

关键词 光刻机 工件台 零相位跟踪控制 干扰观测器 高动态精密伺服

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精密硅片台的运动控制 被引量：7

5

作者 张尚盈 陈学东 +1 位作者 赵慧 严天宏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1474-1479,共6页

描述一种应用于集成电路制造的超精密硅片台系统及其运动控制。介绍了超精密硅片台系统配置及其主从控制原理,结合粗动台和微动台两者的优点,可以实现运动控制的大行程和高精度。基于闭环控制,给出精密硅片台机电系统动力学辨识的方法... 描述一种应用于集成电路制造的超精密硅片台系统及其运动控制。介绍了超精密硅片台系统配置及其主从控制原理,结合粗动台和微动台两者的优点,可以实现运动控制的大行程和高精度。基于闭环控制,给出精密硅片台机电系统动力学辨识的方法并进行了实验辨识。利用环路整形技术,研究并联PID控制器和鲁棒控制器的自动综合方法。基于实际实现,提出力解耦控制策略。仿真结果表明,利用双台结构的超精密硅片台的定位精度可达到10nm。 展开更多

关键词 超精密 硅片台 主从控制 力解耦 纳米

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光刻机工件台宏微系统的滑模变结构控制 被引量：8

6

作者 武志鹏 陈兴林 刘川 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期50-54,共5页

为提高光刻机工件台的跟踪精度和响应速度,采用了以直线电机和音圈电机为执行器的宏微控制结构。微动台完成高精度小行程运动,宏动台实现大行程运动同时保证音圈电机不出现位移饱和。通过滑模变结构方法设计控制器以提高控制系统的鲁棒... 为提高光刻机工件台的跟踪精度和响应速度,采用了以直线电机和音圈电机为执行器的宏微控制结构。微动台完成高精度小行程运动,宏动台实现大行程运动同时保证音圈电机不出现位移饱和。通过滑模变结构方法设计控制器以提高控制系统的鲁棒性。根据频率整型法设计了时变滑模面,可以起到低通滤波的效果。变增益切换控制律可以有效地减小抖振现象。仿真结果表明,曝光扫描过程中的最大位置偏差为8.7nm,标准差为2.2nm。扫描速度保持平稳,同时位置偏差信号的高频分量被有效抑制。 展开更多

关键词 宏微控制 最优积分滑模面 滑模控制 工件台

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光刻机工件台直线电机的完全跟踪控制 被引量：9

7

作者 陈兴林 刘川 +1 位作者 耿长青 徐加彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3238-3244,共7页

提出一种将完全跟踪控制(PTC)和扩张状态观测器(ESO)相结合的复合控制方法以提高宏动直线电机的跟踪性能。利用多速率采样系统的特性构建宏动系统状态传递函数矩阵的精确逆矩阵,以避免传统的近似逆模型和插值带来的限制,从而实现完全跟... 提出一种将完全跟踪控制(PTC)和扩张状态观测器(ESO)相结合的复合控制方法以提高宏动直线电机的跟踪性能。利用多速率采样系统的特性构建宏动系统状态传递函数矩阵的精确逆矩阵,以避免传统的近似逆模型和插值带来的限制,从而实现完全跟踪控制;利用扩张状态观测器观测系统内部的动态变化,补偿系统中的各种扰动,从而减小扰动可能带来的稳态跟踪误差。研究结果表明:该方法保证了系统的动态跟踪精度和良好的鲁棒性,提高了系统的动态性能。 展开更多

关键词 完全跟踪控制 扩张状态观测器 精密伺服 光刻机 工件台

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预测前馈补偿在0.1um光刻机硅片台长行程电机控制中的应用 被引量：6

8

作者 李鸿 周云飞 《长沙电力学院学报（自然科学版）》 CAS 2003年第3期19-22,共4页

0.1um光刻机硅片台在扫描曝光过程中要求纳米级的轨迹精度,采用直线电机承担大行程粗动控制和洛沦磁电机承担高精度微动控制的复合运动能满足要求.为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的位置控制精度.介绍了高精度永磁... 0.1um光刻机硅片台在扫描曝光过程中要求纳米级的轨迹精度,采用直线电机承担大行程粗动控制和洛沦磁电机承担高精度微动控制的复合运动能满足要求.为减小微动电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机的位置控制精度.介绍了高精度永磁直线交流同步电机的IP位置控制算法,提出采用最优预测前馈补偿,提高实时跟踪性能,增强抗干扰能力,以满足直线电机的高速度高精度位置控制要求. 展开更多

关键词 0.1um光刻机 硅片台 长行程电机控制 预测前馈补偿 直线电机 洛沦磁电机 IP位置控制算法

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基于ZPET-FF和ESO的直线伺服鲁棒跟踪控制 被引量：2

9

作者 陈兴林 刘川 +1 位作者 周乃新 王斌 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期679-684,共6页

提出一种将零相位误差跟踪和前馈(ZPET-FF)与扩张状态观测器(ESO)相结合的重复控制方法,以提高宏动台直线电机伺服系统的跟踪性能.以ZPET-FF作为前馈跟踪控制器,将信号估计器估计的跟踪误差和系统的实时误差作为其输入信号,将控制器对... 提出一种将零相位误差跟踪和前馈(ZPET-FF)与扩张状态观测器(ESO)相结合的重复控制方法,以提高宏动台直线电机伺服系统的跟踪性能.以ZPET-FF作为前馈跟踪控制器,将信号估计器估计的跟踪误差和系统的实时误差作为其输入信号,将控制器对系统的跟踪误差进行实时补偿,以降低参数变化对系统的影响,有效提高系统的带宽和跟踪性能,减小系统的动态跟踪误差;采用ESO补偿系统中的各种扰动抑制噪声,以提高系统的抗干扰能力.实验结果表明,所提出的控制方法不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且减小了系统的跟踪误差. 展开更多

关键词 光刻机 工件台 掩模台 零相位误差跟踪控制器 扩张状态观测器

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精密硅片台步进扫描运动的5阶S曲线规划 被引量：5

10

作者 武志鹏 陈兴林 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期99-104,共6页

为降低硅片台在曝光扫描过程中的加减速时间以及提高扫描速度的平稳性,设计了5阶对称S曲线。设定加速度三阶导数为恒定值,通过向上积分的方法确定了5阶S曲线的位置和速度表达式。以时间最优和冲击最小设计优化指标,对步进过程的5阶轨迹... 为降低硅片台在曝光扫描过程中的加减速时间以及提高扫描速度的平稳性,设计了5阶对称S曲线。设定加速度三阶导数为恒定值,通过向上积分的方法确定了5阶S曲线的位置和速度表达式。以时间最优和冲击最小设计优化指标,对步进过程的5阶轨迹进行优化,设计了改进5阶S曲线。仿真结果表明,5阶S曲线可以使硅片台在短时间内加速到扫描速度,并且可以快速稳定。改进5阶S曲线大幅度缩短步进时间,硅片台步进曲线平滑无突变。 展开更多

关键词 步进扫描 S曲线 时间最优 硅片台

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光刻机工件台宏动三自由度建模及自适应神经网络控制 被引量：4

11

作者 王一光 陈兴林 李晓杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期132-140,共9页

提出了一种工件台宏动三自由度建模方法以解决光刻机工件台宏动部分在X和Y方向的运动耦合问题并实现它的超精密长行程微米精度的跟踪定位。该建模方法将X方向电机的偏转角度作为被控对象并且在模型中包含了耦合效应对X方向运动的影响。... 提出了一种工件台宏动三自由度建模方法以解决光刻机工件台宏动部分在X和Y方向的运动耦合问题并实现它的超精密长行程微米精度的跟踪定位。该建模方法将X方向电机的偏转角度作为被控对象并且在模型中包含了耦合效应对X方向运动的影响。基于此模型提出了一种自适应神经网络控制策略,该策略采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络对模型参数信息及外界非线性扰动进行实时在线估计,以减小未建模动态、电机齿槽力波动、端部效应、摩擦等扰动对控制系统性能的影响。通过对控制策略的理论推导和稳定性分析,保证了闭环控制系统的收敛性。最后在光刻机工件台上进行了S曲线跟踪定位试验,验证了宏动三自由度建模方法和控制策略的效果。试验结果显示:X和Y方向的位置跟踪误差均小于3μm,X方向电机偏转角度小于1μrad,满足工件台宏动部分跟踪定位精度的要求。 展开更多

关键词 光刻机 宏动工件台 三自由度建模 自适应神经网络

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基于PQ法的光刻机工件台粗精控制系统设计 被引量：1

12

作者 陈兴林 武志鹏 张松波 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2010年第10期69-73,共5页

为提高步进扫描光刻机工件台控制系统的带宽,采用双输入单输出的粗精控制结构。精动机构实现高精度高响应速度的小行程运动,粗动机构实现低精度的慢速大行程运动。利用PQ法将双输入单输出系统分解为两个平行的单输入单输出系统,分别设... 为提高步进扫描光刻机工件台控制系统的带宽,采用双输入单输出的粗精控制结构。精动机构实现高精度高响应速度的小行程运动,粗动机构实现低精度的慢速大行程运动。利用PQ法将双输入单输出系统分解为两个平行的单输入单输出系统,分别设计粗动控制器和精动控制器来调整粗动机构和精动机构对偏差信号不同频率分量的响应程度,最后设计一个闭环控制器以保证整个控制系统的稳定性和动态特性。S-曲线仿真说明在扫描过程中,系统可以保证扫描速度的平稳性并具有良好的动态特性;正弦信号仿真验证了粗动机构和精动机构对输入信号不同频率分量的响应效果。 展开更多

关键词 工件台 粗精控制 PQ法 光刻机

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粗微叠层式硅片台数据驱动MIMO前馈控制

13

作者 刘涛 杨开明 朱煜 《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

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... 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。 展开更多

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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超精密微动台变磁阻电机建模 被引量：1

14

作者 陈安林 张鸣 朱煜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期5327-5334,共8页

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... 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。 展开更多

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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高精密运动平台的重复控制 被引量：1

15

作者 杜飞 吴运新 《现代制造工程》 CSCD 2008年第11期13-16,共4页

为给步进扫描光刻机的设计研究提供理论指导,解决光刻机工作台宏动平台的控制问题,建立了步进扫描光刻机模拟减振试验平台宏动定位系统工作台伺服系统的数学模型,并根据该系统重复运动的特点,提出一种基于重复控制补偿的PID控制方式。运... 为给步进扫描光刻机的设计研究提供理论指导,解决光刻机工作台宏动平台的控制问题,建立了步进扫描光刻机模拟减振试验平台宏动定位系统工作台伺服系统的数学模型,并根据该系统重复运动的特点,提出一种基于重复控制补偿的PID控制方式。运用MATLAB软件进行仿真试验,仿真结果表明与普通PID控制相比,基于重复控制补偿的PID控制器可以有效地减小跟踪误差,因而可以使系统有更好的控制效果。 展开更多

关键词 步进式扫描光刻机 工件台 数学模型 重复控制

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