直线电机推力波动补偿与抑制方法研究

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1、硕士学位论文直线电机推力波动补偿与抑制方法研究STUDYONCOMPENSATAIONANDRESTRAININGMETHODOFLINEARMOTORTHRUSTFLUCTUATION何太航哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP29学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文直线电机推力波动补偿与抑制方法研究硕士研究生：何太航导师：刘杨副教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2018年6月25日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TP29U.D.C.:681.5DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONCOMPENSATAIONANDRESTRAININGMETHODOFLINEARMOTORTHRUSTFLUCTUATIONCandidate：HeTaihangSupervisor：AssociateProf.LiuyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringUnit

3、：Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofOralExamination：June,2018University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要自21世纪以来，集成电路(IC)产业对国家命脉和人民生活的影响都变得越来越大，而我国的IC制造业受到了西方发达国家的严重制约，为了解决我国的“无芯”之痛，大力发展能够加工生产集成电路的光刻机是我们的首要任务。本课题以双工件台光刻机系统为研究背景，以光刻机宏动执行器——X向直线电机为研究对象，深入

4、的研究对直线电机控制性能影响较大的推力波动的补偿与控制方法。首先，本文针对直线电机进行扫频分析，得到直线电机的数学模型。接着，设计直线电机反馈控制器，为之后的工作做准备。同时，本文分析直线电机推力波动的成因，建立定位力的数学模型，分析定位力的数据采集方法，为后续对定位力进行补偿与控制打下基础。其次，本文考虑到定位力的数学形式，提出两种针对定位力的辨识方法——奇异值最小二乘法和自适应参数辨识法，这两种方法能够实现多正弦信号的全参数辨识，为定位力的辨识方法提供了一种思路。同时，相较奇异值最小二乘法来说，自适应参数辨识法有更快的收敛速度。接

5、着本文采用前馈控制对辨识出来的定位力进行补偿，并进行实验验证。再次，本文针对定位力的离线补偿效果较差的现象，结合自适应控制在对含有时变参数的系统中的优异表现，提出自适应前馈控制算法，证明了算法的稳定性。仿真和实验结果显示，自适应前馈控制算法对直线电机推力波动具有很好的抑制效果，但是在自适应初期存在控制误差较大的缺点，同时运动状态的变化也会导致参数的波动，使得跟踪误差变大。最后，本文针对自适应前馈控制方法存在的问题，结合光刻机中直线电机的运动特性，采用迭代前馈整定控制算法。并通过仿真和实验证明该方法在整个跟踪过程中都有良好的定位表现，进

6、一步提高了控制精度。关键词：直线电机；推力波动；参数辨识；自适应前馈控制；迭代前馈整定I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSincethe21stcentury,theintegratedcircuit(IC)industryhasbecomemoreandmoreimportanttothecountry’slifelineandpeople’slives.However,China’sICmanufacturingindustryhasbeenseverelyconstrainedbyWesterndevelopedc

7、ountriesinordertoresolvethecountry’s“thepainofwithoutcore”,itisourtopprioritytodevelopalithographymachinecapableofprocessingandproducingintegratedcircuits.Thissubjecttakesthedual-substratestagelithographysystemastheresearchbackground,takingthelithographymachinemacroactu

8、ator-linearmotorastheresearchobject,todeeplystudythecompensationandcontrolmethodofthethrustfluctuationthathasg