精密運動平臺高精度PID控制器研究.pdf

1、超精密運動平臺是步進掃描式光刻機的核心部件之一。生產(chǎn)上對半導(dǎo)體光刻設(shè)備高質(zhì)量和高效率的不斷追求，迫使其運動平臺朝著高速、高加速度的方向進一步發(fā)展。因此，如何提高運動平臺的運動精度，保證半導(dǎo)體器件的光刻質(zhì)量，成為半導(dǎo)體光刻設(shè)備研制過程中一個亟待解決的問題。 本文的研究內(nèi)容來源于國家自然科學(xué)基金委重大項目、上海市科委聯(lián)合資助項目《精密機械減振隔振技術(shù)》。本課題以步進掃描式光刻機隔振平臺精密運動平臺為研究對象，針對研究任務(wù)和國內(nèi)外研究

2、現(xiàn)狀，本論文采用理論研究、計算機仿真分析，與實驗研究相結(jié)合的研究路線與方法。為使伺服系統(tǒng)克服非線性干擾，利用模糊控制理論，對運動平臺模糊PID控制器進行了仿真分析和試驗研究；為減小伺服系統(tǒng)跟蹤誤差，針對精密運動平臺的特點，分析了重復(fù)控制在運動平臺中的應(yīng)用。 學(xué)位論文的主要研究內(nèi)容為： （1）通過分析光刻機隔振試驗平臺硅片臺和掩模臺宏動定位系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，建立了硅片臺和掩模臺伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)控制方法的設(shè)計、

3、驗證提供了軟件環(huán)境。 （2）為使硅片臺宏動定位系統(tǒng)克服非線性擾動，根據(jù)PID控制三個參數(shù)的特性，設(shè)計了增量式的模糊PID控制器。仿真和實驗結(jié)果均表明所設(shè)計的控制器同普通PID控制相比，可有效的改善伺服系統(tǒng)動態(tài)性能，提高定位精度。 （3）為減小掩模臺宏動定位系統(tǒng)跟蹤誤差，根據(jù)掩模臺伺服系統(tǒng)特點設(shè)計了基于重復(fù)控制的混合PID控制器。仿真結(jié)果表明：重復(fù)控制器中低通濾波器時間常數(shù)對控制效果影響較大；同普通PID控制器相比，所設(shè)計