6 自由度微动台MIMO 前馈控制器优化设计.pdf

第 42 卷增刊 1  中南大学学报(自然科学版)  Vol.42  Suppl. 1  2011 年 9 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  Sep. 2011  6 自由度微动台MIMO 前馈控制器优化设计 陈兴林，武志鹏，王岩，唐强，谭立国  (哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨，150001)  摘要：针对 工件台微动台的扫描区域在整个硅片曝光过程中不断变化的问题， 提出一种 MIMO前馈控制优化方法 以提高跟踪精度。建立 6 自由度微动台的动力学模型，对模型中的扫描位置耦合进行解耦。根据牛顿法对 MIMO  前馈控制器参数进行优化，实现参数随扫描区域变化而自动调整的功能。设计非线性 PID控制器以提高系统对低 频段信号的响应能力。仿真结果表明：对 MIMO前馈控制器参数优化后，跟踪精度明显提高。相对于恒定参数情 况，曝光扫描时间段内峰值误差减小 74.97%，位置偏差的移动平均差和标准差分别减小 60.02%和 76.30%。 关键词：MIMO前馈控制;  牛顿法;  非线性 PID;  微动台 +  中图分类号：TP273 .2  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2011)S1−0399−07  Optimal design of MIMO feed­forward controllerfor  6­DOF micro stage  CHEN Xing­lin, WU Zhi­peng, WANG Yan, TANG Qiang, TAN Li­guo  (School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)  Abstract: With the aim to resolve the problem that the scanning fields of the micro stage continuously change during the  exposure process of the whole scion wafer, an optimization design method for the MIMO feed­forward controller that can  improve the tracking accuracy was proposed. The dynamic model of the 6­DOF micro stage was established and the  scanning fields coupling of the model was decoupled. The parameters of the MIMO controller were optimized based on  the Newton method, and the  function of parameters  automatically  adjusted with the changing of  scanning  fields is  realized. Nonlinear PID controllers were designed to improve the tracking effect at low frequencies. The simulation  results show that the tracking precision increasesevidently when