超精密运动系统跟踪误差定量分析

直线或平面电机驱动的超精密运动系统加减速域跟踪误差对建立时间有重要影响,定量分析加减速域跟踪误差并建立解析模型,对减小建立时间有重要的工程与学术价值。针对工程实际中的数字控制系统,该文基于单质量块刚体和双质量块柔性体模型,在离散域建立跟踪误差与前馈控制器、反馈控制器和目标轨迹之间的解析模型,从物理层面深入分析超精密运动系统加减速域轨迹跟踪误差产生机理。定量分析表明,在给定的前馈控制器和反馈控制器作用下,时域上加减速域跟踪误差与目标轨迹特定阶次的导数近似成正比。在跟踪误差定量分析的基础上,提出一种前馈控制器参数整定方法。实验验证误差分析的正确性和前馈控制器参数整定方法的有效性。

粗微叠层式硅片台数据驱动MIMO前馈控制

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。