微電子制芯領域中磁懸浮精密定位平臺的研究.pdf

1、論文系統(tǒng)地綜述了國內外微電子技術的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢以及微電子產業(yè)在世界經濟增長中具有的重大影響,概述了光刻技術和光刻設備的研究與發(fā)展狀況,敘述了當前磁懸浮技術的研究及應用水平,闡明了研制新型磁懸浮精密定位平臺的現(xiàn)實意義、重要性和可行性.介紹了磁懸浮技術和直線電機技術的一般理論基礎,具體描述了磁懸浮軸承和列車的結構原理.在參考國內外光刻機現(xiàn)有定位平臺結構形式的基礎上,根據(jù)磁懸浮軸承和列車的結構原理,以磁懸浮技術為基礎、以直線電機無接觸驅

2、動為動力,研究并設計了具有自主知識產權的兩種結構模式磁懸浮精密定位平臺,以適應我國自主研制開發(fā)新一代光刻機的需要.通過性價分析對比,最終確定磁懸浮精密定位平臺采用V型對稱導軌結構形式.在此基礎上進行了磁懸浮系統(tǒng)的剛度、阻尼、磁路等分析與設計計算,并給出了相應的取值范圍以及指出了在設計計算時應注意的方面.對影響定位平臺垂直方向穩(wěn)定精度的誤差進行了理論分析,結果表明將工作點的位置選取在懸浮連接點決定的臺面中心時,有利于減小磁懸浮誤差對平臺工

3、作點的穩(wěn)定精度帶來的負面影響.分析并計算了導軌式定位平臺磁懸浮系統(tǒng)中存在的磁力耦合現(xiàn)象.在建立了磁懸浮系統(tǒng)的動力學模型基礎上,對磁懸浮系統(tǒng)進行了解耦控制設計,并對解耦后的磁懸浮定位平臺進行了階躍響應和抗干擾能力的仿真試驗.結果表明磁懸浮系統(tǒng)實現(xiàn)了完全解耦,一個輸入量僅控制一個輸出量,且解耦控制系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力.利用羅斯—霍維茨判據(jù),理論分析了定位平臺磁懸浮控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性.建立了磁懸浮定位平臺直線定位運動的數(shù)學模型,根據(jù)傳遞函數(shù)

4、,運用MATLAB軟件中的SIMULINK仿真模塊,構造了平臺定位運動的PID位置反饋控制仿真模型.構思設計了一種可變阻尼系統(tǒng).該可變阻尼系統(tǒng)在平臺啟動時阻尼很小或為零,而當平臺接近定位位置的瞬時阻尼很大.它將使定位平臺既有高的響應頻率,動作靈敏,又具有較高的定位精度.制作了磁懸浮精密定位平臺的原理樣機,在不同狀態(tài)下進行了原理樣機直線定位運動的對比試驗.理論分析、計算和試驗結果說明:磁懸浮精密定位平臺的研制是成功可行的,它可以替代傳統(tǒng)的