基于雙參數(shù)加速度反饋的主動(dòng)隔振技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著精密加工、精密測(cè)量和航空航天技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和抗振性的要求變得更加嚴(yán)格，大型光刻機(jī)設(shè)備、超精密光電測(cè)試儀器、超微細(xì)加工設(shè)備等也對(duì)防微振技術(shù)及科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境提出了更加嚴(yán)格的要求。重力補(bǔ)償器作為光刻機(jī)微動(dòng)臺(tái)中的一個(gè)重要部件，它的隔振性能將直接影響到硅片的曝光精度。振動(dòng)干擾能夠影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和系統(tǒng)的精度，因此需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行隔振處理，然而對(duì)于一些低頻振動(dòng)干擾，僅僅依靠被動(dòng)隔振是無(wú)法抑制的。因此，本課題提出了一種基于雙參數(shù)

2、加速度反饋的主動(dòng)隔振控制技術(shù)。為了提高系統(tǒng)的隔振性能，利用了加速度反饋能夠提高系統(tǒng)虛擬質(zhì)量的特性，由此來(lái)降低其固有頻率。但是由于傳統(tǒng)加速度反饋會(huì)使音圈電機(jī)出力過(guò)大，因此需將反饋增益系數(shù)拆分成兩個(gè)參數(shù)即引入雙參數(shù)加速度反饋在保證隔振性能的同時(shí)，減小電機(jī)出力。同時(shí)本課題還加入了前饋控制來(lái)提升系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)干擾的響應(yīng)速度。本課題主要研究工作如下：
　　本課題首先研究分析了重力補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)和功能，建立了單自由度模型。通過(guò)理論推導(dǎo)與計(jì)算，得到重

3、力補(bǔ)償器垂向運(yùn)動(dòng)部件各參數(shù)，最終求得其系統(tǒng)傳遞函數(shù)。
　　其次，建立基于重力補(bǔ)償器的單自由度隔振系統(tǒng)模型，利用負(fù)載的加速度作為反饋的控制方法。主要通過(guò)加速度反饋來(lái)提高系統(tǒng)虛擬質(zhì)量，由此來(lái)降低系統(tǒng)的固有頻率，提高其隔振性能。同時(shí)引入前饋來(lái)提高系統(tǒng)對(duì)干擾抑制的及時(shí)性。通過(guò)SIMULINK對(duì)各控制方法進(jìn)行仿真，得到其對(duì)干擾的抑制作用、電機(jī)出力大小以及對(duì)固有頻率的影響。在理論上驗(yàn)證了該控制方法的可行性以及有效性。
　　最后，利用重力

4、補(bǔ)償器搭建單自由度系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。先對(duì)重力補(bǔ)償器上的音圈電機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試，檢測(cè)其是否能夠滿(mǎn)足使用要求。對(duì)系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：利用雙參數(shù)加速度反饋的主動(dòng)隔振控制技術(shù)后，系統(tǒng)的固有頻率由1.0Hz降低到了0.5Hz，降幅達(dá)50％，效果較為顯著。前饋與反饋相結(jié)合的控制方法不僅可以減小系統(tǒng)的固有頻率，其諧振峰處的傳遞率也有所降低，而且系統(tǒng)閉環(huán)后的振動(dòng)速度較小，相比于開(kāi)環(huán)時(shí)降低了50%，同時(shí)對(duì)基臺(tái)的干擾抑制效果優(yōu)于被動(dòng)隔振。