雙工件臺控制系統(tǒng)設(shè)計及單自由度試驗(yàn)研究.pdf

1、光刻機(jī)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(yùn)動行程、定位精度和運(yùn)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(yùn)動控制系統(tǒng),對宏微運(yùn)動平臺進(jìn)行建模仿真分析,并搭建了控制系統(tǒng)開發(fā)平臺和半實(shí)物仿真平臺,并在搭建好的開發(fā)平臺上實(shí)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(jìn)行了詳細(xì)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(jī)構(gòu)模塊、傳感器模塊和機(jī)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(jìn)行實(shí)際的開發(fā)實(shí)驗(yàn)之前,對控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真,建立了直線電機(jī)、音圈電機(jī)和工件臺的數(shù)學(xué)模型,并針對實(shí)際仿真需要,對工件臺的單自由度宏微耦合模型進(jìn)行了簡化;因?yàn)樵诒菊n題中采用六個電機(jī)驅(qū)動微動臺六個自由度的運(yùn)動,六個電機(jī)之間存在運(yùn)動耦合,因此根據(jù)電機(jī)的安裝位置對微動臺進(jìn)行解耦控制;為達(dá)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(jìn)行仿真分析;
　　再次,考慮到在開發(fā)實(shí)驗(yàn)過程中的安全性和可靠性,設(shè)計了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的半實(shí)物仿真系統(tǒng),搭建了個人計算機(jī)+工控機(jī)插卡的半實(shí)物仿真平臺,為保證控制系統(tǒng)的實(shí)時性,主板卡運(yùn)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(yùn)動控制卡的程序,最后對其實(shí)