雙工件臺控制系統(tǒng)設(shè)計及單自由度試驗研究.pdf

1、光刻機作為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備,它既要滿足光刻特征線寬不斷減小的要求,又要不斷提高生產(chǎn)效率,因此對超精密定位平臺的運動行程、定位精度和運動速度都提出了越來越高的要求。針對這種要求,本文設(shè)計了雙工件臺運動控制系統(tǒng),對宏微運動平臺進行建模仿真分析,并搭建了控制系統(tǒng)開發(fā)平臺和半實物仿真平臺,并在搭建好的開發(fā)平臺上實現(xiàn)了宏動臺期望的定位精度。
　　首先,對雙工件臺整個控制系統(tǒng)進行了詳細的需求分析,包括定位精度、最大行程等,并設(shè)計了雙工

2、件臺控制系統(tǒng)的各個子模塊,包括執(zhí)行機構(gòu)模塊、傳感器模塊和機械結(jié)構(gòu),同時分析了兩種宏微控制策略,并選用了最佳控制策略。
　　其次,在進行實際的開發(fā)實驗之前,對控制系統(tǒng)進行了建模仿真,建立了直線電機、音圈電機和工件臺的數(shù)學(xué)模型,并針對實際仿真需要,對工件臺的單自由度宏微耦合模型進行了簡化;因為在本課題中采用六個電機驅(qū)動微動臺六個自由度的運動,六個電機之間存在運動耦合,因此根據(jù)電機的安裝位置對微動臺進行解耦控制;為達到預(yù)期效果,分別為微

3、動臺和宏動臺設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器和傳統(tǒng)的PID控制器并在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真模型進行仿真分析;
　　再次,考慮到在開發(fā)實驗過程中的安全性和可靠性,設(shè)計了一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的半實物仿真系統(tǒng),搭建了個人計算機+工控機插卡的半實物仿真平臺,為保證控制系統(tǒng)的實時性,主板卡運行VxWorks操作系統(tǒng),因此本文為主板卡設(shè)計了基于VxWorks的串口驅(qū)動并成功加載映像,然后完成了VG5主板卡和運動控制卡的程序,最后對其實