超精密运动平台机械谐振的抑制方法
【专利摘要】超精密运动平台机械谐振的抑制方法，属于运动平台机械谐振的抑制领域。为了解决目前的超精密运动平台的机械谐振抑制效果差的问题。包括：根据运动平台的宏微耦合力学模型，建立六自由度精密运动平台y向宏微耦合的模型；采用自适应实数编码遗传算法辨识出建立的宏微耦合模型的未知参数，进而分别建立宏动台和微动台的机械谐振模型，再采用自适应实数编码遗传算法辨识出机械谐振模型中未知参数，获得宏动台的4个机械谐振模型和微动台的2个机械谐振模型；进而获得宏动台的4个陷波器和微动台的2个陷波器；将宏动台的4个陷波器和宏动台串联，将微动台的2个陷波器和微动台串联，完成宏动台和微动台机械谐振的抑制。它用于抑制运动平台机械谐振。
【专利说明】超精密运动平台机械谐振的抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于运动平台机械谐振的抑制领域。
【背景技术】
[0002] 光刻机是一个涉及精密机械、精密控制、精密测量等多学科的机电一体化的高端 精密制造装备，其发展受到光学性能、电机性能、测量分辨率、机械加工能力、控制系统性能 等各种条件的制约，设计能够保证光刻机高速高精度的控制器是提升光刻机性能的关键。
[0003] 掩膜台和娃片台作为光刻机的核心部分，都米用宏微双台气浮结构。永磁直线电 机和音圈电机分别为宏微台提供动力，从而实现六自由度运动。为了优化机械结构和验证 先进控制方法，需要利用系统辨识的方法获得含有谐振特性的超精密运动平台模型。
[0004] 现有的超精密运动平台的机械谐振抑制效果差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决目前的超精密运动平台的机械谐振抑制效果差的问题， 本发明提供一种超精密运动平台机械谐振的抑制方法。
[0006] 本发明的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，所述方法包括如下步骤：
[0007] 步骤一：根据运动平台的宏微耦合力学模型，建立六自由度精密运动平台y向宏 微耦合的模型；
[0008] 步骤二：采用自适应实数编码遗传算法辨识出步骤一建立的宏微耦合的模型的未 知参数；
[0009] 步骤三：根据步骤二辨识出参数的宏微耦合的模型，分别建立宏动台的机械谐振 模型和微动台的机械谐振模型，再采用自适应实数编码遗传算法分别辨识出宏动台的机械 谐振模型和微动台的机械谐振模型中的未知参数，获得辨识出参数的宏动台的4个机械谐 振模型和微动台的2个机械谐振模型；
[0010] 步骤四：根据步骤三中辨识出参数的宏动台机械谐振模型的主要谐振频率点和微 动台机械谐振模型的主要谐振频率点，分别获得宏动台的4个陷波器和微动台的2个陷波 器；
[0011] 步骤五：将宏动台的4个陷波器和宏动台串联，将微动台的2个陷波器和微动台串 联，完成宏动台和微动台机械谐振的抑制。
[0012] 步骤一中，六自由度精密运动平台y向宏微耦合的模型：
[0013]
【权利要求】
1. 超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 步骤一：根据运动平台的宏微耦合力学模型，建立六自由度精密运动平台y向宏微耦 合的模型； 步骤二：采用自适应实数编码遗传算法辨识出步骤一建立的宏微耦合的模型的未知参 数； 步骤三：根据步骤二辨识出参数的宏微耦合的模型，分别建立宏动台的机械谐振模型 和微动台的机械谐振模型，再采用自适应实数编码遗传算法分别辨识出宏动台的机械谐振 模型和微动台的机械谐振模型中的未知参数，获得辨识出参数的宏动台的4个机械谐振模 型和微动台的2个机械谐振模型； 步骤四：根据步骤三中辨识出参数的宏动台机械谐振模型的主要谐振频率点和微动台 机械谐振模型的主要谐振频率点，分别获得宏动台的4个陷波器和微动台的2个陷波器； 步骤五：将宏动台的4个陷波器和宏动台串联，将微动台的2个陷波器和微动台串联， 完成宏动台和微动台机械谐振的抑制。
2. 根据权利要求1所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，步骤一 中，六自由度精密运动平台y向宏微耦合的模型：
其中， mv和Hi1分别为微动台和宏动台的质量； Yv(S)和Y1(S)分别为微动台和宏动台的位移； U1(S)和Uv(S)分别为直线电机和音圈电机输入的拉普拉斯变换； Kfl和Kel分别为忽略电气瞬态响应延迟直线电机和音圈电机模型的参数； Kev和Kfv和分别为直线电机和音圈电机输出倒数的反馈系数； R1和Rv分别为直线电机和音圈电机的电阻。
3. 根据权利要求2所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，步骤二 中， 采用自适应实数编码遗传算法辨识出步骤一建立的宏微耦合的模型的未知参数为：
〇
4. 根据权利要求3所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于， 步骤三中，根据步骤二辨识出参数的宏微耦合的模型的开环频率特性，建立宏动台的 机械谐振模型的方法为： 根据步骤二辨识出参数的宏微耦合的模型，通过扫频试验、数据插值和滤波分析计算 幅值比和相角差，得到宏动台的开环频率特性G(j?)，按照递阶辨识方法，从G(j?)中剔 除掉已经辨识出的宏微耦合的模型的的频率特性￥
>即剩下的频 率特性为各谐振的频率响应：
根据各谐振的频率响应，确定宏动台的机 械谐振模型为：
其中，a为运动平台机械谐振一阶常数，b为运动平台常数，w。为机械谐振频率； 步骤三中，根据步骤二辨识出参数的宏微耦合的模型，建立微动台的机械谐振模型的 方法与上述方法相同。
5. 根据权利要求4所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于， 步骤三中，获得辨识出参数的宏动台的4个机械谐振模型为：
6. 根据权利要求5所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，步骤四 中，宏动台的4个陷波器为：
7. 根据权利要求4所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，步骤三 中，获得辨识出参数的微动台的2个机械谐振模型为：
8.根据权利要求7所述的超精密运动平台机械谐振的抑制方法，其特征在于，步骤四 中，微动台的2个陷波器为：
【文档编号】G05B13/04GK104267597SQ201410448517
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】陈兴林, 刘法志, 刘帅, 刘启循, 魏凯, 范文超, 张之万, 杨旭东 申请人:哈尔滨工业大学