CN109358492A - 一种光刻机工件台运动控制方法 - Google Patents
一种光刻机工件台运动控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109358492A CN109358492A CN201811282667.XA CN201811282667A CN109358492A CN 109358492 A CN109358492 A CN 109358492A CN 201811282667 A CN201811282667 A CN 201811282667A CN 109358492 A CN109358492 A CN 109358492A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pid
- electric current
- speed
- current loop
- photo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 72
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 5
- 230000003831 deregulation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
本发明提供了一种光刻机工件台运动控制方法，包括如下步骤：(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统的控制。本发明降低了控制运动伺服系统设计难度的同时也降低了运动伺服系统的建模难度，并且会对扰动带来的模型不确定性进行跟踪，减小了稳态跟踪误差，提高了定位精度与跟踪精度，不仅使运动伺服系统可以保证稳定性和相应的快速性，还使运动伺服系统的输出轨迹和速度在任何时刻都可以最大程度地复现规划轨迹和规划速度。本发明方法灵活，易于控制，具有很强的推广价值和实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及精密运动控制领域，具体地说，是涉及一种光刻机工件台运动 控制方法。
背景技术
光刻机是制造大规模集成电路的设备，工件台是光刻机的关键组成部分， 作为光刻机运动控制系统关键机构，在光刻机的硅片对准、调平调焦和曝光刻 片过程中起到了重要作用。在光刻机控制中，为了解决单一种类执行器控制方 式无法解决高精度与大行程之间的矛盾的问题，通常在光刻机系统采用宏微结 构，其中，宏动台完成高速、长行程运动，宏动部分的运动由直线电机来实现， 微动部分主要采用音圈电机实现超精密动态跟踪和定位，工件台超精密动态跟 踪和定位是光刻机研发的关键技术，其运动精度和速度对光刻机的分辨率和产 率具有直接的影响，其中，宏动台的精度通常要达到微米级。
针对宏动台的运动控制，现已提出了许多的控制策略，然而现有的宏动台 直线伺服电机控制策略通常无法解决运动过程中扰动产生的误差及直线电机运 动过程中摩擦力、推力波动所产生的误差。例如：现有技术中通常使用PID控 制策略以保证稳定性的同时提高系统相应速度，经典的PID伺服控制方法能够 简单方便地获得稳定、无超调的位置控制和良好的定位精度，它被广泛应用在 传统的伺服进给控制系统中，但是却存在如下的问题：1、传统的PID控制算 法无法消除或减小稳态跟踪误差而影响运动轨迹的精度；2、当电流环引入PID 控制器后会提高电流环闭环等效模型阶次，从而造成速度环与位置环控制器参 数设计困难的问题。
再如：在传统的PID控制结构上，加入一个基于高阶微分的前馈补偿值， 前馈控制器通常采用的是一种固定参数的逆模型结构，前馈控制器的参数需要 预先给定并且在控制过程中保持不变，但在工件台控制系统中，由于受到未建 模特性和模型不确定性等复杂因素的影响，逆模型参数会产生一定的波动，这 在一定程度上影响了传统固定参数逆模型前馈控制方法在工件台宏动电机控制 系统中的应用效果。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种光刻机工件台运动控制方 法，解决了传统的光刻机工件台伺服电机PID控制方法无法消除或减小稳态跟 踪误差，从而影响进给运动轨迹的加工精度，以及不能使系统的输出轨迹和速 度在任何时刻都可以最大程度地复现规划轨迹和规划速度的问题。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供了一种光刻机工件台运动控制方法，包括如下步骤：
(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；
(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统 的控制。
进一步地，所述(S1)中，三环PID控制结构由电流环PID、速度环PID和 位置环PID组成，其中，
所述电流环PID，用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应；
所述速度环PID，用于对所述电流环PID的速度偏差进行PID控制；
所述位置环PID，用于对所述电流环PID的位置偏差进行PID控制。
再进一步地，所述电流环PID调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应， 包括如下步骤：
(a1)将信息输入端的电流信息通过电机驱动放大器进行放大；
(a2)将放大后的电流信息加载到伺服电机上，并通过伺服电机输出推力；
(a3)将伺服电机输出的推力经电流传感器反馈至信息输入端，从而通过 电流环PID计算出运动伺服系统的驱动电流控制量，采用所述驱动电流控制量 去调节运动伺服系统的加速度，以实现对运动伺服系统的速度和位置的偏差响 应的调节，其中，所述驱动电流控制量的计算公式如下：
其中，IC为电流环驱动电流控制量，GC1(S)为电流环PID控制器传递函数， δI为设计电流与实际电流的差值，K11、K12、K13为电流环PID控制器参数，Id为 设计电流，Ir为实际电流，S为复变量。
再进一步地，所述速度环PID对所述电流环PID的速度偏差进行PID控制， 包括如下步骤：
(b1)将电流环PID输出的位置信息进行微分计算，进而得到光刻机工件 台实际的速度信息；
(b2)将光刻机工件台的实际速度信息反馈至速度信息输入端，并通过速 度环PID计算出电流环PID的速度控制量，进而实现对电流PID的速度偏差进 行PID控制，其中，所述电流环PID的速度控制量的计算公式如下：
其中，VC为速度环速度控制量，GC2(S)为速度环PID控制器传递函数，δV为 设计速度与实际速度的差值，K21、K22、K23为速度环PID控制器参数，Vd为设 计速度，Vr为实际速度，S为复变量。
再进一步地，所述位置环PID对所述电流环PID的位置偏差进行PID控制， 包括如下步骤：
(c1)将电流环PID输出的位置信息通过光栅尺传感器反馈至位置信息输 入端；
(c2)将位置信息输入端接收到的位置信息经位置环PID计算得到电流环 PID的位置控制量，进而实现对电流环PID的位置偏差进行PID控制，其中，所 述电流环PID的位置控制量的计算公式如下：
其中，PC为位置环位置控制量，GC3(S)为位置环PID控制器传递函数， δP为设计位置与实际位置的差值，K31、K32、K33为位置环PID控制器参数， Pd为设计位置，Pr为实际位置，S为复变量。
再进一步地，所述(S2)中的引入双前馈包括引入速度前馈和引入位置前 馈，以分别实现完全的速度和位置误差补偿。
再进一步地，所述引入速度前馈的具体操作为，设速度环PID的传递函数 为G1(S)，电流环PID的等效传递函数为G2(S)，运动伺服系统等效的误差传递函 数Ф1(S)为：
其中，Gr1(S)为引入的速度前馈传递函数，取时，实现完全 的速度误差补偿。
再进一步地，所述实现完全的速度误差补偿具体为，将速度前馈设置成电 流环PID系统的逆，所述电流环PID系统的逆的求取，采用MIIFC算法，其学 习律如下：
V0(jw)＝α1Pd(jw)
其中，V0(jw)为初始输入速度，VK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统的 输入速度，PK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统实际输出位置，Pd(jw)为第K 次迭代时电流环PID系统的规划位置，a1是一个提前设置的常数，取为电流环 PID系统直流增益的倒数，当迭代次数K趋近无穷时，输入信息比输出信息 近似为电流环PID系统的逆。
再进一步地，所述引入位置前馈的具体操作为，设位置环PID的传递函数为 G3(S)，速度环PID的等效传递函数为G4(S)，运动伺服系统等效的误差传递函数 Ф2(S)为：
其中，Gr2(S)为引入的位置前馈传递函数，取时，实现完全 的位置误差补偿。
再进一步地，所述实现完全的位置误差补偿具体为，将位置前馈控制设置 成速度环PID系统的逆，所述速度环PID系统的逆的求取，采用MIIFC算法， 其学习律如下
U0(jw)＝a2Pd(jw)
其中，U0(jw)为初始输入位置信息,UK(jw)为第K次迭代时速度环PID系 统的输入位置信息，PK(jw)为第K次迭代时速度环PID系统实际输出位置， Pd(jw)为第K次迭代时速度环PID系统的规划位置，a2是一个提前设置的常数， 取为速度环PID系统直流增益的倒数，当迭代次数K趋近无穷时，输入信息比 输出信息近似为速度环PID系统的逆。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过采用基于MIIFC算法的三环PID加双前馈控制结构对光刻 机工件台的运动伺服系统进行了设计，提高了运动伺服系统的动态性能与定位 精度，从而减小稳态跟踪误差，同时，本发明极大程度降低了运动伺服系统的 建模难度，并且会对扰动带来的模型不确定性进行跟踪，提高了跟踪精度，不 仅使运动伺服系统在保证稳定性和相应的快速性的同时，还使运动伺服系统的 输出轨迹和速度在任何时刻都可以最大程度地复现规划轨迹和规划速度，该方 法灵活、实现简单、易于控制；
(2)本发明中引入速度环PID及位置环PID解决了电流环PID控制输出推 力虽然使电机具备了速度控制性，但因为负载和摩擦，从而使电机会产生推力 波动及速度波动，导致并不能决定电机的位置的问题，因此，本发明进一步地 提高了定位精度；
(3)本发明选择双前馈控制加三环PID控制方法对运动伺服系统进行控制， 克服了产生的稳态位置跟踪误差，提高了运动伺服系统的动态性能及定位精度， 由于采用的是MIIFC算法，使得控制过程中不必求出运动伺服系统的精确逆模 型，通过实际输出的位置(速度)信息与规划位置(速度)信息比较，调整输 入信息，使得输出的速度(位置)可以最大程度地复现设计速度(位置)。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明的电流环PID控制结构图。
图3为本发明的速度环PID控制结构图。
图4为本发明的位置环PID控制结构图。
图5为本发明中的按速度信息补偿的控制结构及求系统逆示意图。
图6为本发明中的按位置信息补偿的控制结构及求系统逆示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理 解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的 普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精 神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保 护之列。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种光刻机工件台运动控制方法，该方法包括 如下步骤：
(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；
(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统 的控制。
本实施例中，该方法采用了一种双前馈加三环PID控制结构，由电流环PID、 速度环PID、位置环PID、速度前馈和加速度前馈组成，其中，所述电流环PID， 用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应；所述速度环PID，用于对所述 电流环PID的速度偏差进行PID控制；所述位置环PID，用于对所述电流环PID 的位置偏差进行PID控制；所述引入速度前馈和引入位置前馈，以分别实现完 全的速度和位置误差补偿，其具体操作如下：
如图2所示，所述电流环PID，用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差 响应，包括如下步骤：
(a1)将信息输入端的电流信息通过电机驱动放大器进行放大；
(a2)将放大后的电流信息加载到伺服电机上，并通过伺服电机输出推力；
(a3)将伺服电机输出的推力经电流传感器反馈至信息输入端，从而通过 电流环PID计算出运动伺服系统的驱动电流控制量，采用所述驱动电流控制量 去调节运动伺服系统的加速度，以实现对运动伺服系统的速度和位置的偏差响 应的调节，其中，所述驱动电流控制量的计算公式如下：
其中，IC为电流环驱动电流控制量，GC1(S)为电流环PID控制器传递函数， δI为设计电流与实际电流的差值，K11、K12、K13为电流环PID控制器参数，Id为 设计电流，Ir为实际电流，S为复变量。
该步骤中，输入电流信息经电机驱动放大器放大之后，加载到带有负载的 伺服电机上，输出推力F，根据牛顿第二运动定律，负载得到了推力方向的加速 度a,经过一二次积分后分别得到工件台的运动速度v和位置p，引入电流环PID， 电机输出的信息经电流传感器反馈到信息输入端，得到两者的差值，经过电流 环PID控制器，利用比例、微分和积分计算出控制量去调节控制系统的偏差响 应，电流环加入了PID后，在高频领域，基于微分，增进了相位，而在低频领 域，基于积分，提高了增益。
本实施例中，只根据电流环PID的设计，并不能决定电机的位置，此外， 虽然理论上控制输出推力使电机具备了速度控制性，但是因为负载和摩擦，直 线电机会产生推力波动及速度波动，故要引入速度环及位置环PID控制器。
如图3所示，所述速度环PID，用于对所述电流环PID的速度偏差进行PID 控制，包括如下步骤：
(b1)将电流环PID输出的位置信息进行微分计算，进而得到光刻机工件 台实际的速度信息；
(b2)将光刻机工件台的实际速度信息反馈至速度信息输入端，并通过速 度环PID计算出电流环PID的速度控制量，进而实现对电流PID的速度偏差进 行PID控制，其中，所述电流环PID的速度控制量的计算公式如下：
其中，VC为速度环速度控制量，GC2(S)为速度环PID控制器传递函数，δV为 设计速度与实际速度的差值，K21、K22、K23为速度环PID控制器参数，Vd为设 计速度，Vr为实际速度，S为复变量。
该步骤中对实际测得的位置进行微分，就会得到实际的速度信息，速度控 制是一次积分，在一次积分中，相位滞后就是90°，所以单纯的将比例放大器 作为速度控制器，也能进行稳定控制，但因为电机的实际特性，速度控制也不 是理想的积分特性，为了消除工件台运动中的速度偏差，在速度控制器中也要 加入积分元素，因此，速度控制器中,PID控制器的微分项D应设置为零，PID 控制器则实现PI控制。
如图4所示，所述位置环PID，用于对所述电流环PID的位置偏差进行PID 控制，包括如下步骤：
(c1)将电流环PID输出的位置信息通过光栅尺传感器反馈至位置信息输 入端；
(c2)将位置信息输入端接收到的位置信息经位置环PID计算得到电流环 PID的位置控制量，进而实现对电流环PID的位置偏差进行PID控制，其中，所 述电流环PID的位置控制量的计算公式如下：
其中，PC为位置环位置控制量，GC3(S)为位置环PID控制器传递函数， δP为设计位置与实际位置的差值，K31、K32、K33为位置环PID控制器参数， Pd为设计位置，Pr为实际位置，S为复变量。
该步骤中，将电流环PID的推力指令(电流指令)作为输入，位置信息作 为输出，可以看出电机的基本特性就是二次积分的形式，在二次积分的形式中， 相位特性会有180°的滞后，所以单纯地引入比例环节就会发生震荡，为了进行 位置控制，必须加上微分环节，此外，实际的电机特性，因为摩擦力的影响， 增益特性在低频区就饱和了，这样会产生稳态偏差，也就是位置偏差，所以也 必须增加积分元素。
在采用上述三环PID控制结构的基础上引入双前馈，使所述运动伺服系统 不仅可以获得定位的精度，还可以降低稳态位置的跟踪误差。
(S2.1)引入速度前馈，如图5所示，设速度环PID控制器的传递函数为G1(S)， 电流环PID的等效传递函数为G2(S)，运动伺服系统等效的误差传递函数Ф1(S)为：
为了实现速度的误差补偿，只需要将速度前馈设置成电流环PID系统的逆， 电流环PID系统的逆的求取，采用了迭代学习算法求电流环PID系统的逆，具 体实现方式如图5所示，采用的MIIFC算法，学习律如下：
V0(jw)＝α1Pd(jw)
其中，V0(jw)为初始输入速度，VK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统的输 入速度，PK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统实际输出位置，Pd(jw)为第K次 迭代时电流环PID系统的规划位置，α1是一个提前设置的常数，取为电流环PID 系统直流增益的倒数。
所述MIIFC算法的基本思想是用输出位置调整输入速度信息，不断迭代， 迭代过程中并不需要求出电流环PID系统的精确数学模型，当迭代次数K趋近 无穷时，输入信息比输出信息近似为电流环PID系统的逆。
(S2.2)引入位置前馈，如图6所示，设位置环PID的传递函数为G3(S)， 速度环PID的等效传递函数为G4(S)，运动伺服系统等效的误差传递函数
Ф2(S)为：
其中，Gr2(S)为引入的位置前馈传递函数，取时，实现完全 的位置误差补偿。
为了实现位置的完全误差补偿，只需要将位置前馈控制器设置成速度环PID 系统的逆，速度环PID系统的逆的求取，采用了MIIFC算法求速度环PID系统 的逆，具体实现方式如图6所示，采用的MIIFC算法，学习律如下：
U0(jw)＝α2Pd(jw)
其中，U0(jw)为初始输入位置信息，UK(jw)为第K次迭代时速度环PID系 统的输入位置信息，PK(jw)为第K次迭代时速度环PID系统实际输出位置，Pd(jw) 为第K次迭代时速度环PID系统的规划位置，α2是一个提前设置的常数，取为 速度环PID系统直流增益的倒数。
所述MIIFC算法的基本思想是用输出位置信息调整输入位置信息，不断迭 代，迭代过程中并不需要求出速度环PID系统的精确数学模型，当迭代次数K 趋近无穷时，输入信息比输出信息就可近似为速度环PID系统的逆。
本发明通过以上的设计，提高了光刻机工件台的运动伺服系统的动态性能 与定位精度，减小了稳态跟踪误差，同时，本发明还极大程度地降低了所述运 动伺服系统的建模难度，并且会对扰动带来的模型不确定性进行跟踪，提高了 跟踪精度，从而使所述运动伺服系统不仅可以保证稳定性和相应的快速性，还 使所述运动伺服系统的输出轨迹和速度在任何时刻都可以最大程度地复现规划 轨迹和规划速度。
Claims (10)
1.一种光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；
(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统的控制。
2.根据权利要求1所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述(S1)中，三环PID控制结构由电流环PID、速度环PID和位置环PID组成，其中，
所述电流环PID，用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应；
所述速度环PID，用于对所述电流环PID的速度偏差进行PID控制；
所述位置环PID，用于对所述电流环PID的位置偏差进行PID控制。
3.根据权利要求2所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述电流环PID调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应，包括如下步骤：
(a1)将信息输入端的电流信息通过电机驱动放大器进行放大；
(a2)将放大后的电流信息加载到伺服电机上，并通过伺服电机输出推力；
(a3)将伺服电机输出的推力经电流传感器反馈至信息输入端，从而通过电流环PID计算出运动伺服系统的驱动电流控制量，采用所述驱动电流控制量去调节运动伺服系统的加速度，以实现对运动伺服系统的速度和位置的偏差响应的调节，其中，所述驱动电流控制量的计算公式如下：
其中，IC为电流环驱动电流控制量，GC1(S)为电流环PID控制器传递函数，δI为设计电流与实际电流的差值，K11、K12、K13为电流环PID控制器参数，Id为设计电流，Ir为实际电流，S为复变量。
4.根据权利要求2所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述速度环PID对所述电流环PID的速度偏差进行PID控制，包括如下步骤：
(b1)将电流环PID输出的位置信息进行微分计算，进而得到光刻机工件台实际的速度信息；
(b2)将光刻机工件台的实际速度信息反馈至速度信息输入端，并通过速度环PID计算出电流环PID的速度控制量，进而实现对电流PID的速度偏差进行PID控制，其中，所述电流环PID的速度控制量的计算公式如下：
其中，VC为速度环速度控制量，GC2(S)为速度环PID控制器传递函数，δV为设计速度与实际速度的差值，K21、K22、K23为速度环PID控制器参数，Vd为设计速度，Vr为实际速度，S为复变量。
5.根据权利要求2所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述位置环PID对所述电流环PID的位置偏差进行PID控制，包括如下步骤：
(c1)将电流环PID输出的位置信息通过光栅尺传感器反馈至位置信息输入端；
(c2)将位置信息输入端接收到的位置信息经位置环PID计算得到电流环PID的位置控制量，进而实现对电流环PID的位置偏差进行PID控制，其中，所述电流环PID的位置控制量的计算公式如下：
其中，PC为位置环位置控制量，GC3(S)为位置环PID控制器传递函数，δP为设计位置与实际位置的差值，K31、K32、K33为位置环PID控制器参数，Pd为设计位置，Pr为实际位置，S为复变量。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述(S2)中的引入双前馈包括引入速度前馈和引入位置前馈，以分别实现完全的速度和位置误差补偿。
7.根据权利要求6所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述引入速度前馈的具体操作为，设速度环PID的传递函数为G1(S)，电流环PID的等效传递函数为G2(S)，运动伺服系统等效的误差传递函数Ф1(S)为：
其中，Gr1(S)为引入的速度前馈传递函数，取时，实现完全的速度误差补偿。
8.根据权利要求7所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述实现完全的速度误差补偿具体为，将速度前馈设置成电流环PID系统的逆，所述电流环PID系统的逆的求取，采用MIIFC算法，其学习律如下：
V0(jw)＝α1PD(jw)
其中，V0(jw)为初始输入速度，VK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统的输入速度，PK(jw)为第K次迭代时电流环PID系统实际输出位置，Pd(jw)为第K次迭代时电流环PID系统的规划位置，α1是一个提前设置的常数，取为电流环PID系统直流增益的倒数，当迭代次数K趋近无穷时，输入信息比输出信息近似为电流环PID系统的逆。
9.根据权利要求6所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述引入位置前馈的具体操作为，设位置环PID的传递函数为G3(S)，速度环PID的等效传递函数为G4(S)，运动伺服系统等效的误差传递函数Ф2(S)为：
其中，Gr2(S)为引入的位置前馈传递函数，取时，实现完全的位置误差补偿。
10.根据权利要求9所述的光刻机工件台运动控制方法，其特征在于，所述实现完全的位置误差补偿具体为，将位置前馈控制设置成速度环PID系统的逆，所述速度环PID系统的逆的求取，采用MIIFC算法，其学习律如下
U0(jw)＝α2Pd(jw)
其中，U0(jw)为初始输入位置信息，UK(jw)为第K次迭代时速度环PID系统的输入位置信息，PK(jw)为第K次迭代时速度环PID系统实际输出位置，Pd(jw)为第K次迭代时速度环PID系统的规划位置，α2是一个提前设置的常数，取为速度环PID系统直流增益的倒数，当迭代次数K趋近无穷时，输入信息比输出信息近似为速度环PID系统的逆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811282667.XA CN109358492A (zh) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 一种光刻机工件台运动控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811282667.XA CN109358492A (zh) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 一种光刻机工件台运动控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109358492A true CN109358492A (zh) | 2019-02-19 |
Family
ID=65347407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811282667.XA Pending CN109358492A (zh) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | 一种光刻机工件台运动控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109358492A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111030536A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-17 | 深圳市禾诚电气有限公司 | 一种永磁同步电机速度环的控制系统 |
| CN113199481A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-03 | 广东拓斯达科技股份有限公司 | 机器人运动控制方法、装置、电子设备及介质 |
| CN113759823A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-07 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种超精密机床的跟踪误差识别与补偿方法 |
| CN115185231A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 哈硕永业精密机械(苏州)有限公司 | 一种双主轴双z轴立式加工中心的自动控制系统 |
| CN116819966A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-29 | 无锡物联网创新中心有限公司 | 一种光刻机工件台的自抗扰运动控制方法及相关装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6845287B2 (en) * | 2002-11-20 | 2005-01-18 | Asml Holding N.V. | Method, system, and computer program product for improved trajectory planning and execution |
| CN1897453A (zh) * | 2006-06-13 | 2007-01-17 | 上海微电子装备有限公司 | 一种提高永磁直线电机运动精度的方法 |
| US20100222898A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-09-02 | Nikon Corporation | Stage-control systems and methods including inverse closed loop with adaptive controller |
| CN105958898A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-09-21 | 深圳德康威尔科技有限公司 | 音圈电机驱动器及其控制方法 |
-
2018
- 2018-10-31 CN CN201811282667.XA patent/CN109358492A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6845287B2 (en) * | 2002-11-20 | 2005-01-18 | Asml Holding N.V. | Method, system, and computer program product for improved trajectory planning and execution |
| CN1897453A (zh) * | 2006-06-13 | 2007-01-17 | 上海微电子装备有限公司 | 一种提高永磁直线电机运动精度的方法 |
| US20100222898A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-09-02 | Nikon Corporation | Stage-control systems and methods including inverse closed loop with adaptive controller |
| CN105958898A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-09-21 | 深圳德康威尔科技有限公司 | 音圈电机驱动器及其控制方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KIM, K.-S.ETC: "A modeling-free inversion-based iterative feedforward control for precision output tracking of linear time-invariant systems(Article)", 《IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS》 * |
| 李聪等: "光刻机工件台控制系统设计", 《自动化技术与应用》 * |
| 范声锋: "工业CT双轴位置伺服同步运动控制技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 * |
| 蔡一: "交流伺服系统高速定位控制的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111030536A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-17 | 深圳市禾诚电气有限公司 | 一种永磁同步电机速度环的控制系统 |
| CN111030536B (zh) * | 2019-11-28 | 2023-03-07 | 深圳市睿阳精视科技有限公司 | 一种永磁同步电机速度环的控制系统 |
| CN113199481A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-03 | 广东拓斯达科技股份有限公司 | 机器人运动控制方法、装置、电子设备及介质 |
| CN113199481B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-11-11 | 广东拓斯达科技股份有限公司 | 机器人运动控制方法、装置、电子设备及介质 |
| CN113759823A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-07 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种超精密机床的跟踪误差识别与补偿方法 |
| CN113759823B (zh) * | 2021-09-18 | 2023-02-03 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种超精密机床的跟踪误差识别与补偿方法 |
| CN115185231A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 哈硕永业精密机械(苏州)有限公司 | 一种双主轴双z轴立式加工中心的自动控制系统 |
| CN116819966A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-29 | 无锡物联网创新中心有限公司 | 一种光刻机工件台的自抗扰运动控制方法及相关装置 |
| CN116819966B (zh) * | 2023-06-29 | 2024-02-02 | 无锡物联网创新中心有限公司 | 一种光刻机工件台的自抗扰运动控制方法及相关装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109358492A (zh) | 一种光刻机工件台运动控制方法 | |
| CN109927032A (zh) | 一种基于高阶滑模观测器的机械臂轨迹跟踪控制方法 | |
| US6130517A (en) | Magnetic actuator producing large acceleration on fine stage and low RMS power gain | |
| US9760022B2 (en) | Lithography machine workpiece table and vertical position initialization method thereof | |
| CN108983703B (zh) | 超精密运动系统前馈控制器参数整定方法 | |
| Li et al. | State/model-free variable-gain discrete sliding mode control for an ultraprecision wafer stage | |
| Levant | Finite-time stability and high relative degrees in sliding-mode control | |
| CN105717788A (zh) | 一种基于模糊pid的快速反射镜自抗扰控制系统 | |
| Lee et al. | Robust fast seek control of a servo track writer using a state space disturbance observer | |
| Xiao et al. | A model reference adaptive PID control for electromagnetic actuated micro-positioning stage | |
| Banavar et al. | An LQG/H/sub/spl infin//controller for a flexible manipulator | |
| Lurie et al. | Classical Feedback Control: With MATLAB® and Simulink® | |
| Chong et al. | Practical controller design for precision positioning, independent of friction characteristic | |
| CN102707577A (zh) | 宏微双机构伺服控制系统及其控制方法 | |
| Yu et al. | Modeling and compensation of hysteresis in piezoelectric actuators | |
| Wang et al. | Study on application of model reference adaptive control in fast steering mirror system | |
| CN112947083B (zh) | 一种基于磁悬浮控制系统的非线性模型预测控制优化方法 | |
| CN116125785A (zh) | 一种光刻机工件台运动控制方法 | |
| CN108829034A (zh) | 一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法 | |
| KR20090041341A (ko) | 자기 디스크 장치 및 자기 헤드의 제어방법 | |
| JP2022061834A (ja) | 位置決め装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法 | |
| Wang et al. | Robust internal model control with feedforward controller for a high-speed motion platform | |
| Li et al. | Model Free iterative learning for table motion control of lithography machine | |
| JP3065438B2 (ja) | 位置決め制御装置 | |
| JP3243520B2 (ja) | 位置決め制御方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190219 |