基于雙參數(shù)加速度反饋的主動隔振技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著精密加工、精密測量和航空航天技術(shù)的不斷進步，對機械結(jié)構(gòu)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(shè)備、超精密光電測試儀器、超微細加工設(shè)備等也對防微振技術(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)

2、加速度反饋的主動隔振控制技術(shù)。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(zhì)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(shù)拆分成兩個參數(shù)即引入雙參數(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)和功能，建立了單自由度模型。通過理論推導(dǎo)與計算，得到重

3、力補償器垂向運動部件各參數(shù)，最終求得其系統(tǒng)傳遞函數(shù)。
　　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(zhì)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(jié)果表明：利用雙參數(shù)加速度反饋的主動隔振控制技術(shù)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(jié)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。