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题名:
三维叠层气浮运动平台控制系统研究
作者: 马驰飞
学位类别: 硕士
答辩日期: 2015-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 严伟
关键词: 高精度运动平台,运动控制系统,多轴运动控制,PCI总线,CAN总线
学位专业: 检测技术与自动化装置
中文摘要:

光刻机是微电子集成电路制造中最重要的设备。作为光刻机的关键子系统之一,运动平台与控制系统成为光刻机研究的核心技术之一。

为满足光刻机日益提高的分辨力、套刻精度和产率要求,兼顾定位运动平台的高精度、高速度和稳定性,目前光刻机运动平台逐渐采用了气浮支撑和直线电机、粗精叠层结构、干涉仪高精度闭环的技术,分离精度与速度指标。对此需要一套集成度高、工作高效、实时性好、控制接口多样的控制系统。

国内现有精密工件台的控制系统中,大多以脉冲信号形式输出的控制信号或由独立的运动控制模块完成运动控制,接口形式以及精度、接口数量和系统集成性都有待提高;闭环定位传感器大多采用编码器或光栅,且能直接与干涉仪采集系统通讯的控制系统为数不多。本文研究了高精度运动平台控制系统结构,分析了精粗叠层运动平台中直线电机、伺服电机和压电致动器的控制原理。在此基础上,开发了一种基于FPGADSP,集成化程度较高的运动控制系统,包括运动控制卡和压电驱动控制器两部分,各自完成了算法、软硬件和逻辑设计。

本文在算法上实现了三种位移致动器的位置环控制算法;以简单的二次函数算法有效补偿了压电致动器的非线性误差;全面分析了直线电机的多项式速度曲线规划,并在此基础上完成规划算法的优化,提高了算法效率。所设计的运动控制卡可直接输出三路控制直线电机的14位有效分辨率的模拟信号、三路控制伺服电机的可规划速度曲线的脉冲信号,和一个收发压电致动器控制数据的CAN接口(最高通讯速度8.2kHz);另一方面,运动控制卡基于PCI总线,以中断形式与上位机通讯,以主设备模式与干涉仪采集卡直接通讯,提高了与上位机、干涉仪高精度采集系统的数据通讯效率,最高通讯速度138kHz。所设计的压电驱动控制器快速完成CAN报文的数据译码,输出6路高达18位有效分辨率的模拟信号。

语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3038
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作者单位: 中国科学院光电技术研究所

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马驰飞. 三维叠层气浮运动平台控制系统研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015.
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