主从式宏微定位平台的分数阶控制方法研究

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1、硕士学位论文主从式宏微定位平台的分数阶控制方法研究RESEARCHONFRACTIONALORDERALGORITHMFORMASTER-SLAVEMACRO-MICROPOSITIONINGSTAGE刘洋哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP273.5学校代码：10213国际图书分类号：681.52密级：公开工学硕士学位论文主从式宏微定位平台的分数阶控制方法研究硕士研究生：刘洋导师：刘杨申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273.5

2、U.D.C:681.52DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONFRACTIONALORDERALGORITHMFORMASTER-SLAVEMACRO-MICROPOSITIONINGSTAGECandidate：LiuYangSupervisor：LiuYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：Dept.ofControlScience

3、andEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文的研究对象是光刻机掩模台宏微双台运动平台，由于光刻机最终的性能指标很大程度上直接由宏微双台运动平台的控制精度和性能决定，因此针对掩模台宏微双台运动控制的研究非常有必要。本文分别从宏微双台控制结构和策略以及控制算法对本系统进行了研究和分析，并有针对性地做了仿真，最后应用到了实验平台上，取得了一定的效果。首先，本文对掩模台的整体结构进行了介

4、绍。具体包括整体机械结构构成和布局、执行机构介绍、测量系统介绍，便于后面叙述和建模，并且给出并分析了控制指标，为后续仿真和实验制定了目标。其次，本文对执行机构建立了模型，并且通过列举资料和仿真分析了采用宏微双台控制结构的必要性，之后选取了具体的宏微双台控制结构和策略。然后，本文阐述了分数阶PID算法的概念，在进行对比分析后选择了最优的分数阶算子近似方法，之后进行仿真说明分数阶PID各个控制参数对系统性能的影响，并且利用遗传算法对分数阶PID控制器进行优化整定，最终的仿真结果满足控制指标要求。最后，对实验平台软硬件进行介绍，按照之前仿真的方法进行实物平台实验，

5、实现了宏微双台控制，并且对实验结果和缺陷进行了分析。关键词：宏微双台执行器；分数阶；PID控制器；遗传算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthispaper,themacro-microdual-stageofthesystems’reticlestageistheobjectofthestudy.Becauseoftheultimatecontrolperformanceofthelithographymachineisalmostdependedonthecontrolprecisionandperformanceofthemac

6、ro-microdual-stage,forthisreason,theresearchonthecontrolofthemacro-microdual-stageisreallynecessary.Theresearchandanalysesofthispaperconsistofthestructure,strategyandcontrolalgorithmofthemacro-microdual-stage,therearealsosimulationsontheitemsabove,thenthesimulationsareappliedonther

7、ealexperimentplatformandobtainthefineresults.Firstofall,thewholestructureofreticlestageisintroducedsothatwecanintroduceandmakemodelingmoreconveniently,whichconsistofthemechanicalstructurelayout,actuatorsandmeasuringsensors,thenthecontroltargetsaregiven,whichlaysafoundationforsimula

8、tionsandexperimentsinthefo