基于雙參數加速度反饋的主動隔振技術研究.pdf

1、伴隨著精密加工、精密測量和航空航天技術的不斷進步，對機械結構動態(tài)穩(wěn)定性和抗振性的要求變得更加嚴格，大型光刻機設備、超精密光電測試儀器、超微細加工設備等也對防微振技術及科學實驗環(huán)境提出了更加嚴格的要求。重力補償器作為光刻機微動臺中的一個重要部件，它的隔振性能將直接影響到硅片的曝光精度。振動干擾能夠影響結構穩(wěn)定性和系統(tǒng)的精度，因此需要對系統(tǒng)進行隔振處理，然而對于一些低頻振動干擾，僅僅依靠被動隔振是無法抑制的。因此，本課題提出了一種基于雙參數

2、加速度反饋的主動隔振控制技術。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)虛擬質量的特性，由此來降低其固有頻率。但是由于傳統(tǒng)加速度反饋會使音圈電機出力過大，因此需將反饋增益系數拆分成兩個參數即引入雙參數加速度反饋在保證隔振性能的同時，減小電機出力。同時本課題還加入了前饋控制來提升系統(tǒng)對振動干擾的響應速度。本課題主要研究工作如下：
　　本課題首先研究分析了重力補償器的結構和功能，建立了單自由度模型。通過理論推導與計算，得到重

3、力補償器垂向運動部件各參數，最終求得其系統(tǒng)傳遞函數。
　　其次，建立基于重力補償器的單自由度隔振系統(tǒng)模型，利用負載的加速度作為反饋的控制方法。主要通過加速度反饋來提高系統(tǒng)虛擬質量，由此來降低系統(tǒng)的固有頻率，提高其隔振性能。同時引入前饋來提高系統(tǒng)對干擾抑制的及時性。通過SIMULINK對各控制方法進行仿真，得到其對干擾的抑制作用、電機出力大小以及對固有頻率的影響。在理論上驗證了該控制方法的可行性以及有效性。
　　最后，利用重力

4、補償器搭建單自由度系統(tǒng)進行實驗分析。先對重力補償器上的音圈電機進行性能測試，檢測其是否能夠滿足使用要求。對系統(tǒng)的固有頻率進行測試，實驗的結果表明：利用雙參數加速度反饋的主動隔振控制技術后，系統(tǒng)的固有頻率由1.0Hz降低到了0.5Hz，降幅達50％，效果較為顯著。前饋與反饋相結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)后的振動速度較小，相比于開環(huán)時降低了50%，同時對基臺的干擾抑制效果優(yōu)于被動隔振。