粗精动超精密运动平台系统建模与分析研究

建立了气浮支撑粗精动超精密运动平台系统理论模型。在分析了系统中存在的位置耦合与力耦合的特性以及系统模型随平台质量比的变化产生的模型特性变化的基础上,用矩阵分式形式描述了系统的传递函数矩阵并分析了系统的能控性与能观性。基于建立的模型设计了LQG多输入多输出运动控制器并进行了运动平台控制仿真,结果表明,通过抑制气浮粗精动平台中产生的耦合作用可提高系统动态性能。

粗精动运动平台的系统辨识激励信号优化设计

针对粗精动运动平台系统辨识中激励信号的生成进行了优化设计方法的研究。粗精动平台结构通常用于长行程、高精度的运动平台系统,如扫描光刻机运动平台、硬盘寻道平台等系统。获得粗精动系统的准确模型是改进粗精动运动系统控制的重要基础。而系统辨识是获得系统模型的一种有效方式。其中输入信号设计是系统辨识试验重要的一部分。将粗精动运动平台的系统模型简化为一类多变量有限阶次线性时不变模型;将多入多出(Multiple-input multiple-output,MIMO)辨识方法引入粗精动系统辨识,并提出一种多入多出模型系统辨识激励信号优化设计算法,算法通过将多正弦曲线时域信号与其功率谱密度参数化,利用参数化后的激励信号在有限功率输入下进行激励信号优化;理论分析与仿真结果表明此方法可以有效提高估计模型的渐进方差性能。