JPH11193847A - 除振制御方法および装置 - Google Patents
除振制御方法および装置Info
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- JPH11193847A JPH11193847A JP10010018A JP1001898A JPH11193847A JP H11193847 A JPH11193847 A JP H11193847A JP 10010018 A JP10010018 A JP 10010018A JP 1001898 A JP1001898 A JP 1001898A JP H11193847 A JPH11193847 A JP H11193847A
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- control signal
- signal
- actuator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置設置基礎からの振動伝達特性を従来に比
較して大きく改善する。 【解決手段】 除振台と該除振台を防振支持する支持機
構と前記除振台に制御力を加えるアクチュエータとを有
する除振系の前記除振台に精密機器を搭載し、前記除振
台の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を作成し、前記除振系が設置
される装置設置基礎の振動情報を参照入力としてフィー
ドフォワード制御信号を作成し、前記装置設置基礎の振
動情報から振動モード付近の周波数帯域の振動信号を分
離抽出してサブフィードフォワード制御信号を作成し、
前記フィードバック制御信号と前記フィードフォワード
制御信号と前記サブフィードフォワード制御信号を合成
した信号に基づいて前記アクチュエータを駆動する。
較して大きく改善する。 【解決手段】 除振台と該除振台を防振支持する支持機
構と前記除振台に制御力を加えるアクチュエータとを有
する除振系の前記除振台に精密機器を搭載し、前記除振
台の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を作成し、前記除振系が設置
される装置設置基礎の振動情報を参照入力としてフィー
ドフォワード制御信号を作成し、前記装置設置基礎の振
動情報から振動モード付近の周波数帯域の振動信号を分
離抽出してサブフィードフォワード制御信号を作成し、
前記フィードバック制御信号と前記フィードフォワード
制御信号と前記サブフィードフォワード制御信号を合成
した信号に基づいて前記アクチュエータを駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、装置設置基礎から
の振動伝達特性を、従来に比較して大きく改善する精密
機器搭載用の除振制御方法および装置に関する。
の振動伝達特性を、従来に比較して大きく改善する精密
機器搭載用の除振制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術】電子顕微鏡や半導体露光装置等の精密機器
の高精度化に伴い、除振性能に対する要求は厳しくな
り、高性能な除振装置（除振制御装置）が不可欠になっ
ている。
の高精度化に伴い、除振性能に対する要求は厳しくな
り、高性能な除振装置（除振制御装置）が不可欠になっ
ている。
【０００３】このような要求に対して、除振台の振動を
振動センサで検出し、その出力信号を補償して除振台へ
制御力を加えるフィードバック制御だけでなく、装置設
置基礎の振動を適切に補償し加振手段にフィードフォワ
ードする振動制御方法が提案され、これにより、除振性
能は飛躍的に向上した。
振動センサで検出し、その出力信号を補償して除振台へ
制御力を加えるフィードバック制御だけでなく、装置設
置基礎の振動を適切に補償し加振手段にフィードフォワ
ードする振動制御方法が提案され、これにより、除振性
能は飛躍的に向上した。
【０００４】図３はそのような従来の除振装置の構成を
示す。図３の除振装置は、不図示の精密機器を搭載する
除振台１と、除振台１を防振支持する支持機構２と、除
振台１へ制御力を加える加振手段であるアクチュエータ
３と、除振台１の振動情報を検出する第１の振動検出手
段５と、第１の振動検出手段５により検出された除振台
１の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を発生させるフィードバック
補償器８と、前記除振台１とそれを防振支持する支持機
構２からなる除振系が設置される装置設置基礎４の振動
を検出する第２の振動検出手段６と、前記第２の振動検
出手段６により検出された装置設置基礎の振動信号を参
照入力としてフィードフォワード制御信号を生成するフ
ィードフォワード補償器７と、フィードバック制御信号
とフィードフォワード制御信号を合成し前記アクチュエ
ータ３を駆動させる駆動回路１３などから構成される。
９および１０はバンドパスフィルタ、１１および１２は
増幅器である。
示す。図３の除振装置は、不図示の精密機器を搭載する
除振台１と、除振台１を防振支持する支持機構２と、除
振台１へ制御力を加える加振手段であるアクチュエータ
３と、除振台１の振動情報を検出する第１の振動検出手
段５と、第１の振動検出手段５により検出された除振台
１の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を発生させるフィードバック
補償器８と、前記除振台１とそれを防振支持する支持機
構２からなる除振系が設置される装置設置基礎４の振動
を検出する第２の振動検出手段６と、前記第２の振動検
出手段６により検出された装置設置基礎の振動信号を参
照入力としてフィードフォワード制御信号を生成するフ
ィードフォワード補償器７と、フィードバック制御信号
とフィードフォワード制御信号を合成し前記アクチュエ
ータ３を駆動させる駆動回路１３などから構成される。
９および１０はバンドパスフィルタ、１１および１２は
増幅器である。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】ところで、除振装
置が設置される装置設置基礎は完全な剛体でないため様
々な局所的振動モードが励起される。そのため、装置設
置基礎の振動信号を参照入力とするフィードフォワード
制御信号によりアクチュエータを駆動させると局所的振
動モードによっては除振装置の性能を悪化させることが
あった。
置が設置される装置設置基礎は完全な剛体でないため様
々な局所的振動モードが励起される。そのため、装置設
置基礎の振動信号を参照入力とするフィードフォワード
制御信号によりアクチュエータを駆動させると局所的振
動モードによっては除振装置の性能を悪化させることが
あった。
【０００６】本発明は、上述の従来例における問題点を
解決するためになされたもので、装置設置基礎からの振
動伝達特性を従来に比較して大きく改善することを目的
とする。
解決するためになされたもので、装置設置基礎からの振
動伝達特性を従来に比較して大きく改善することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上記の課題を
解決するために、本発明の除振制御方法は、除振台と該
除振台を防振支持する支持機構と前記除振台に制御力を
加えるアクチュエータとを有する除振系の前記除振台に
精密機器を搭載し、前記除振台の振動情報を入力としフ
ィードバック制御則に基づいてフィードバック制御信号
を作成し、前記除振系が設置される装置設置基礎の振動
情報を参照入力としてフィードフォワード制御信号を作
成し、前記装置設置基礎の振動情報から振動モード付近
の周波数帯域の振動信号を分離抽出してサブフィードフ
ォワード制御信号を作成し、前記フィードバック制御信
号と前記フィードフォワード制御信号と前記サブフィー
ドフォワード制御信号を合成した信号に基づいて前記ア
クチュエータを駆動する。
解決するために、本発明の除振制御方法は、除振台と該
除振台を防振支持する支持機構と前記除振台に制御力を
加えるアクチュエータとを有する除振系の前記除振台に
精密機器を搭載し、前記除振台の振動情報を入力としフ
ィードバック制御則に基づいてフィードバック制御信号
を作成し、前記除振系が設置される装置設置基礎の振動
情報を参照入力としてフィードフォワード制御信号を作
成し、前記装置設置基礎の振動情報から振動モード付近
の周波数帯域の振動信号を分離抽出してサブフィードフ
ォワード制御信号を作成し、前記フィードバック制御信
号と前記フィードフォワード制御信号と前記サブフィー
ドフォワード制御信号を合成した信号に基づいて前記ア
クチュエータを駆動する。
【０００８】また、本発明の除振制御装置は、精密機器
を搭載する除振台と、前記除振台を防振支持する支持機
構と、前記除振台へ制御力を加える加振手段と、前記除
振台の振動を検出する第１の振動検出手段と、前記第１
の振動検出手段の出力を適切に補償して前記加振手段に
フィードバックする制御ループとを備え、さらに前記除
振台とそれを防振支持する支持機構からなる除振系が設
置される装置設置基礎の振動を検出する第２の振動検出
手段と、前記第２の振動検出手段で検出した装置設置基
礎の振動信号をフィードフォワード補償器で補償し前記
加振手段にフィードフォワードするフィードフォワード
ループと、前記第２の振動検出手段で検出した装置設置
基礎の振動信号から局所的振動モード付近の周波数帯域
の振動信号を分離抽出するバンドパスフィルタと、前記
バンドパスフィルタにより抽出された振動信号をサブフ
ィードフォワード補償器で補償し前記加振手段にフィー
ドフォワードするサブフィードフォワードループとを備
えることを特徴とする。
を搭載する除振台と、前記除振台を防振支持する支持機
構と、前記除振台へ制御力を加える加振手段と、前記除
振台の振動を検出する第１の振動検出手段と、前記第１
の振動検出手段の出力を適切に補償して前記加振手段に
フィードバックする制御ループとを備え、さらに前記除
振台とそれを防振支持する支持機構からなる除振系が設
置される装置設置基礎の振動を検出する第２の振動検出
手段と、前記第２の振動検出手段で検出した装置設置基
礎の振動信号をフィードフォワード補償器で補償し前記
加振手段にフィードフォワードするフィードフォワード
ループと、前記第２の振動検出手段で検出した装置設置
基礎の振動信号から局所的振動モード付近の周波数帯域
の振動信号を分離抽出するバンドパスフィルタと、前記
バンドパスフィルタにより抽出された振動信号をサブフ
ィードフォワード補償器で補償し前記加振手段にフィー
ドフォワードするサブフィードフォワードループとを備
えることを特徴とする。
【０００９】サブフィードフォワードループを設けるこ
とで除振装置へ悪影響を与える局所的振動モードによる
除振性能の悪化を防ぎ、十分な振動抑制性能を引き出す
ことができる。
とで除振装置へ悪影響を与える局所的振動モードによる
除振性能の悪化を防ぎ、十分な振動抑制性能を引き出す
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。本発明の実施例を図１に示す。なお、図１は鉛直方
向に作用する除振装置を例にとって示したものである
が、本実施例は水平方向に作用する除振装置に対しても
適用可能である。
る。本発明の実施例を図１に示す。なお、図１は鉛直方
向に作用する除振装置を例にとって示したものである
が、本実施例は水平方向に作用する除振装置に対しても
適用可能である。
【００１１】図１の装置は、不図示の精密機器を搭載す
る除振台１と、前記除振台１を防振支持する支持機構２
と、加振手段であるアクチュエータ３と、除振台１の振
動情報を検出する第１の振動検出手段５と、第１の振動
検出手段５により検出された除振台１の振動情報を入力
としフィードバック制御則に基づいてフィードバック制
御信号を発生させるフィードバック補償器８と、前記除
振台１とそれを防振支持する支持機構２からなる除振装
置が設置される装置設置基礎４の振動を検出する第２の
振動検出手段６と、前記第２の振動検出手段６により検
出された装置設置基礎４の振動情報を参照入力として第
１のフィードフォワード制御信号を生成するフィードフ
ォワード補償器７と、前記第２の振動検出手段６で検出
した装置設置基礎４の振動信号から局所的振動モードの
振動信号を抽出分離するバンドパスフィルタ１５と、前
記バンドパスフィルタ１５により抽出された振動信号を
参照入力として第２のフィードフォワード制御信号を生
成するサブフィードフォワード補償器１４と、フィード
バック制御信号と第１のフィードフォワード制御信号と
第２のフィードフォワード制御信号を合成し前記アクチ
ュエータ３を駆動させる駆動回路１３などから構成され
る。
る除振台１と、前記除振台１を防振支持する支持機構２
と、加振手段であるアクチュエータ３と、除振台１の振
動情報を検出する第１の振動検出手段５と、第１の振動
検出手段５により検出された除振台１の振動情報を入力
としフィードバック制御則に基づいてフィードバック制
御信号を発生させるフィードバック補償器８と、前記除
振台１とそれを防振支持する支持機構２からなる除振装
置が設置される装置設置基礎４の振動を検出する第２の
振動検出手段６と、前記第２の振動検出手段６により検
出された装置設置基礎４の振動情報を参照入力として第
１のフィードフォワード制御信号を生成するフィードフ
ォワード補償器７と、前記第２の振動検出手段６で検出
した装置設置基礎４の振動信号から局所的振動モードの
振動信号を抽出分離するバンドパスフィルタ１５と、前
記バンドパスフィルタ１５により抽出された振動信号を
参照入力として第２のフィードフォワード制御信号を生
成するサブフィードフォワード補償器１４と、フィード
バック制御信号と第１のフィードフォワード制御信号と
第２のフィードフォワード制御信号を合成し前記アクチ
ュエータ３を駆動させる駆動回路１３などから構成され
る。
【００１２】フィードバックループの構成は以下の通り
である。支持機構２により防振支持された除振台１の振
動を、加速度センサなどの第１の振動検出手段５で検出
し、増幅器１２で増幅した後バンドパスフィルタ１０に
より必要な周波数帯域のみを通過させた振動信号をフィ
ードバック補償器８で演算処理し、駆動回路１３を介し
てアクチュエータ３にフィードバックする。
である。支持機構２により防振支持された除振台１の振
動を、加速度センサなどの第１の振動検出手段５で検出
し、増幅器１２で増幅した後バンドパスフィルタ１０に
より必要な周波数帯域のみを通過させた振動信号をフィ
ードバック補償器８で演算処理し、駆動回路１３を介し
てアクチュエータ３にフィードバックする。
【００１３】次にフィードフォワードループについて説
明する。フィードフォワードループは、除振装置が設置
される装置設置基礎４の振動を第２の振動検出手段６で
検出し、増幅器１１で増幅した後バンドパスフィルタ９
により不必要な周波数帯域のみを除去した振動信号をフ
ィードフォワード補償器７で演算処理し、得られた操作
量を駆動回路１３に入力し、アクチュエータ３を駆動す
るものである。また、第２の振動検出手段６には加速度
センサを用いることができるが、第２の振動検出手段６
は、例えば、第１の振動検出手段５の信号と、装置設置
基礎４と除振台１の相対変位を検出する変位センサの信
号とから、装置設置基礎４の加速度信号と等価な信号を
演算で求めるものであってもよい。
明する。フィードフォワードループは、除振装置が設置
される装置設置基礎４の振動を第２の振動検出手段６で
検出し、増幅器１１で増幅した後バンドパスフィルタ９
により不必要な周波数帯域のみを除去した振動信号をフ
ィードフォワード補償器７で演算処理し、得られた操作
量を駆動回路１３に入力し、アクチュエータ３を駆動す
るものである。また、第２の振動検出手段６には加速度
センサを用いることができるが、第２の振動検出手段６
は、例えば、第１の振動検出手段５の信号と、装置設置
基礎４と除振台１の相対変位を検出する変位センサの信
号とから、装置設置基礎４の加速度信号と等価な信号を
演算で求めるものであってもよい。
【００１４】サブフィードフォワードループは以下のよ
うに構成される。除振装置が設置される装置設置基礎４
の振動を第２の振動検出手段６で検出した振動信号から
バンドパスフィルタ１５により振動モード付近の周波数
帯域のみを分離抽出する。抽出された振動信号をサブフ
ィードフォワード補償器１４で演算処理し、得られた操
作量を駆動回路１３に入力し、アクチュエータ３を駆動
するものである。
うに構成される。除振装置が設置される装置設置基礎４
の振動を第２の振動検出手段６で検出した振動信号から
バンドパスフィルタ１５により振動モード付近の周波数
帯域のみを分離抽出する。抽出された振動信号をサブフ
ィードフォワード補償器１４で演算処理し、得られた操
作量を駆動回路１３に入力し、アクチュエータ３を駆動
するものである。
【００１５】例えばアクチュエータ３として空気圧アク
チュエータを用いた場合、フィードフォワード補償器７
およびサブフィードフォワード補償器１４は以下のよう
に求めることができる。フィードフォワードループは装
置設置基準４の振動が支持機構２を介し除振台１に伝わ
る振動を相殺するようにアクチュエータ３を駆動させる
ものであることから、下式を満足するようにフィードフ
ォワード補償器７を設計すればよい。
チュエータを用いた場合、フィードフォワード補償器７
およびサブフィードフォワード補償器１４は以下のよう
に求めることができる。フィードフォワードループは装
置設置基準４の振動が支持機構２を介し除振台１に伝わ
る振動を相殺するようにアクチュエータ３を駆動させる
ものであることから、下式を満足するようにフィードフ
ォワード補償器７を設計すればよい。
【００１６】
【数３】 よってフィードフォワード補償器７の伝達特性は支持機
構２および空気圧アクチュエータの特性を加味すると下
式のように得られる。
構２および空気圧アクチュエータの特性を加味すると下
式のように得られる。
【００１７】
【数４】
【００１８】同様に、サブフィードフォワードループは
装置設置基準４の局所的振動が支持機構２を介し除振台
１に伝わる振動を相殺するようにアクチュエータ３を駆
動させるものであることから、サブフィードフォワード
補償器１４は下式のようにフィードフォワード補償器７
と同じものを使うことができる。また下式中のｃ，ｋお
よびｋx は適宜変更してもよい。
装置設置基準４の局所的振動が支持機構２を介し除振台
１に伝わる振動を相殺するようにアクチュエータ３を駆
動させるものであることから、サブフィードフォワード
補償器１４は下式のようにフィードフォワード補償器７
と同じものを使うことができる。また下式中のｃ，ｋお
よびｋx は適宜変更してもよい。
【００１９】
【数５】
【００２０】またアクチュエータ３として電磁アクチュ
エータを用いることもできる。その時のフィードフォワ
ード補償器７およびサブフィードフォワード補償器１４
の伝達特性は下式のようになる。
エータを用いることもできる。その時のフィードフォワ
ード補償器７およびサブフィードフォワード補償器１４
の伝達特性は下式のようになる。
【００２１】
【数６】
【００２２】図２に図１の除振装置を用いた場合の効果
の例を示す。装置設置基礎４が局所的振動モードを持っ
ている場合、図３の装置（従来例）では図２細線のよう
に除振性能は悪化するが、図１の装置によれば図２太線
のように局所的振動モードによる除振性能の悪化を回避
していることがわかる。
の例を示す。装置設置基礎４が局所的振動モードを持っ
ている場合、図３の装置（従来例）では図２細線のよう
に除振性能は悪化するが、図１の装置によれば図２太線
のように局所的振動モードによる除振性能の悪化を回避
していることがわかる。
【００２３】本実施例では局所的振動モードが１つの場
合で示したが、むろん局所的振動モードが複数あった場
合にはそれぞれの局所的振動モード毎にサブフィードフ
ォワードループを複数構成してもよい。
合で示したが、むろん局所的振動モードが複数あった場
合にはそれぞれの局所的振動モード毎にサブフィードフ
ォワードループを複数構成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によればバンドパス
フィルタにより抽出された局所的振動モード毎にサブフ
ィードフォワードループを設けることで十分な振動抑制
性能を引き出すことが出来る。
フィルタにより抽出された局所的振動モード毎にサブフ
ィードフォワードループを設けることで十分な振動抑制
性能を引き出すことが出来る。
【図１】 本発明の一実施例に係る除振装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】 図１の除振装置の振動伝達率を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】 従来の除振装置の構成を示す図である。
１：除振台、２：除振台１の支持機構、３：アクチュエ
ータ、４：装置設置基礎、５：第１の振動検出手段、
６：第２の振動検出手段、７：フィードフォワード補償
器、８：フィードバック補償器、９，１０：バンドパス
フィルタ、１１，１２：増幅器、１３：アクチュエータ
駆動回路、１４：サブフィードフォワード補償器、１
５：バンドパスフィルタ。
ータ、４：装置設置基礎、５：第１の振動検出手段、
６：第２の振動検出手段、７：フィードフォワード補償
器、８：フィードバック補償器、９，１０：バンドパス
フィルタ、１１，１２：増幅器、１３：アクチュエータ
駆動回路、１４：サブフィードフォワード補償器、１
５：バンドパスフィルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 37/02 Ｈ０１Ｊ 37/02
Claims (6)
- 【請求項１】 除振台と該除振台を防振支持する支持機
構と前記除振台に制御力を加えるアクチュエータとを有
する除振系の前記除振台に精密機器を搭載し、前記除振
台の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を作成し、前記除振系が設置
される装置設置基礎の振動情報を参照入力としてフィー
ドフォワード制御信号を作成し、前記装置設置基礎の振
動情報から振動モード付近の周波数帯域の振動信号を分
離抽出してサブフィードフォワード制御信号を作成し、
前記フィードバック制御信号と前記フィードフォワード
制御信号と前記サブフィードフォワード制御信号を合成
した信号に基づいて前記アクチュエータを駆動すること
を特徴とする除振制御方法。 - 【請求項２】 前記アクチュエータが、前記除振台を防
振支持するとともに前記除振台に制御力を加える空気圧
アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の
除振制御方法。 - 【請求項３】 精密機器を搭載する除振台と、該除振台
を防振支持する支持機構と、前記除振台を防振支持する
とともに前記除振台に制御力を加えるアクチュエータ
と、前記除振台の振動情報を検出する第１の振動検出手
段と、該第１の振動検出手段により検出された前記除振
台の振動情報を入力としフィードバック制御則に基づい
てフィードバック制御信号を発生させるフィードバック
補償器と、前記除振台とそれを防振支持する支持機構か
らなる除振系が設置される装置設置基礎の振動を検出す
る第２の振動検出手段と、該第２の振動検出手段により
検出された装置設置基礎の振動信号を参照入力としてフ
ィードフォワード制御信号を生成するフィードフォワー
ド補償器と、前記第２の振動検出手段により検出された
装置設置基礎の振動信号から振動モード付近の周波数帯
域の振動信号を分離抽出するバンドパスフィルタと、該
バンドパスフィルタにより抽出された振動信号を参照入
力としてサブフィードフォワード制御信号を生成するサ
ブフィードフォワード補償器と、前記フィードバック制
御信号と前記フィードフォワード制御信号と前記サブフ
ィードフォワード制御信号を合成し前記アクチュエータ
に駆動信号を加える駆動手段とを具備することを特徴と
する除振制御装置。 - 【請求項４】 前記第１および第２の振動検出手段の少
なくとも一方が加速度センサであることを特徴とする請
求項３記載の除振制御装置。 - 【請求項５】 前記アクチュエータが空気圧アクチュエ
ータであり、前記フィードフォワード補償器およびサブ
フィードフォワード補債器が下式で示される伝達特性Ｈ
ffによってそれぞれ前記フィードフォワード制御信号お
よびサブフィードフォワード制御信号を生成することを
特徴とする請求項３または４記載の除振制御装置。 【数１】 - 【請求項６】 前記アクチュエータが電磁アクチュエー
タであり、前記フィードフォワード補償器およびサブフ
ィードフォワード補債器が下式で示される伝達特性Ｈff
によってそれぞれ前記フィードフォワード制御信号およ
びサブフィードフォワード制御信号を生成することを特
徴とする請求項３または４記載の除振制御装置。 【数２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10010018A JPH11193847A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 除振制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10010018A JPH11193847A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 除振制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11193847A true JPH11193847A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=11738667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10010018A Pending JPH11193847A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 除振制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11193847A (ja) |
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1998
- 1998-01-05 JP JP10010018A patent/JPH11193847A/ja active Pending
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