一种电机位置干扰力校准方法技术

一种电机位置干扰力校准方法，包括：离线测试获得各个电机的位置干扰力表；将所述位置干扰力表通过前馈加到对应的所述电机上，抵消所述电机所受的位置干扰力；所述位置干扰力表包括正向位置干扰力表和反向位置干扰力表，对应电机的运动方向。该发明专利技术将位置干扰力表直接前馈加到电机上，避免了将前馈加到PID输出上，再分配到各驱动电机过程中引进的误差，且每个电机正反向各有一张位置干扰力表，在正反向运动时分别使用各自的位置干扰表，从而提高控制精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括：离线测试获得各个电机的位置干扰力表；将所述位置干扰力表通过前馈加到对应的所述电机上，抵消所述电机所受的位置干扰力；所述位置干扰力表包括正向位置干扰力表和反向位置干扰力表，对应电机的运动方向。该专利技术将位置干扰力表直接前馈加到电机上，避免了将前馈加到PID输出上，再分配到各驱动电机过程中引进的误差，且每个电机正反向各有一张位置干扰力表，在正反向运动时分别使用各自的位置干扰表，从而提高控制精度。【专利说明】
本专利技术涉及运动台精密定位领域，特别涉及。
技术介绍
光刻机领域的工件台是高精度定位运动台(以下简称定位台)，需要进行大行程、高精密的运动，伺服精度一般在纳米级，因此其对执行电机的要求很高，一般采用永磁铁直线电机。为了提高定位台的运动控制精度，一般采用气浮导轨来减小摩擦，用冷却水来减小电机的发热，此外定位台上还有各种线缆用来传输数据信号。这些气管、水管和线缆对定位台的运动控制精度产生一定的干扰力作用，且该干扰力与位置相关，称之为位置干扰力。为了消除或尽量减小位置干扰力对定位台运动控制的影响，现有专利CN1897453A提出了以下解决方法，如图1所示，通过离线测试方法将电机14的位置干扰力以表格形式给出，即获得位置干扰力修正表12 ;将校准后的位置干扰力修正表通过前馈加到PID (比例积分微分控制器)11输出上，控制驱动器13，从而驱动电机14运动。电机14正向运动和反向运动时共用一个位置干扰力修正表，且在同一位置处的位置干扰力为正反向的平均力。该技术方案的缺点在于:(I)单个运动方向可能不止一台电机驱动，从PID输出的力需要分配到各个驱动电机，因此将前馈加到PID输出上会引进力在分配过程中的误差；(2)正向运动与反向运动的运动趋势不一样，将两次获得的力取平均作为前馈输入会使得伺服精度降低，如图2所示，图中实线表示正向干扰力，虚线表示反向干扰力，两者的趋势不能完全重合；(3)只解决了由于磁场不均匀引起的波动力的影响；(4)校准过程中并没有将加减速段的数据去掉，因此在加减速段的测量结果不准确。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是准确校准各个电机因正反向运动趋势不同而受到的不同位置干扰力。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了，包括:离线测试获得各个电机的位置干扰力表；将所述位置干扰力表通过前馈加到对应的所述电机上，补偿所述电机的位置干扰力；其特征在于，所述位置干扰力表包括正向位置干扰力表和反向位置干扰力表，对应电机的运动方向。进一步，获得所述正向位置干扰力表包括: 步骤1，电机驱动定位台从起始位置匀速运动至终点位置； 步骤2，取所述定位台匀速段的部分电机输入力，记录对应的定位台位置，对所述部分电机输入力进行低通滤波后进行插值计算，获得匀速段的正向位置干扰力表； 步骤3，判断当力差小于给定阈值或者迭代次数大于等于给定次数时，则正向位置干扰力的测试结束，否则执行步骤4，所述力差为所述正向位置干扰力表中最大位置干扰力和最小位置干扰力之差； 步骤4，将所述正向位置干扰力表迭代至原正向位置干扰力表，获得新的正向位置干扰力表，重复步骤I至3。较优地，在步骤I之前，将所述原正向位置干扰力表清零，所述插值计算中，对所述匀速段的边界点插值后，仅将第一次插值计算的值迭代到所述原正向位置干扰力表中。较优地，所述插值计算中，对所述匀速段的边界点插值后，不将其迭代到所述原正向位置干扰力表中。较优地，还包括步骤5: 获得所述反向位置干扰力表时，将定位台从终点位置运动至起始位置，其他步骤相同。 较优地，所述定位台的起始位置和终点位置均设置在设计行程之内，根据匀速段的正向位置干扰力表，采用数据拟合，推算出加减速段的正向位置干扰力表。较优地，所述给定次数为3。本专利技术的优点在于位置干扰力前馈表直接加到电机上，避免了将前馈加到PID输出上，再分配到各驱动电机过程中引进的误差；每个电机正反向各有一张位置干扰力表，在正反向运动时分别使用各自的位置干扰表，从而提高控制精度；解决所有与位置相关的力的影响，包括磁场不均匀引起的波动；使位置干扰力表覆盖整个设计行程，并解决了边界点的数据处理问题，提高了设计行程的伺服精度；迭代次数少，尽可能减小阻尼力的影响。【专利附图】【附图说明】关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图1为现有技术中修正电机位置干扰力的控制环路示意图； 图2为现有技术中正反向位置干扰力的示意图； 图3为应用本专利技术的定位台控制环路示意图； 图4为本专利技术校准过程中增益平衡器的输出力示意图； 图5为本专利技术位置干扰力补偿表各次迭代示意图； 图6为本专利技术第一实施例单方向位置干扰力表测试流程图； 图7为本专利技术第一实施例位置干扰力校准流程图； 图8为本专利技术第二实施例单方向位置干扰力表测试流程图； 图9为本专利技术第三实施例加减速段位置干扰力表拟合示意图。【具体实施方式】下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施例。第一实施例 直线电机在运动过程中所受到的力包括电机驱动力、线缆力、磁场波动力、刚度阻尼力等，其中线缆力、磁场波动力和刚度阻尼力等均与位置相关，在此统称为位置干扰力。如图3所示的定位台控制环路示意图，设定点发生器20 (SPG，Set PointGenerator)用于轨迹规划生成加速度、速度和位移的序列值，其生成的速度前馈系数29和加速度前馈系数30通过前馈加到比例积分微分控制器21的输出上，共同作用于增益调度器22 (GS, Gain Scheduling)。增益调度器22的输出作用于增益平衡器23 (GB，GainBalance)，增益调度器22用于将比例积分微分控制器21输出力从质心位置转换到驱动点，增益平衡器23用于将作用在驱动点的逻辑轴的输出力转换为物理轴的输出力。已转换为物理轴的输出力通过执行器作用于定位台1，位置传感器接收定位台的位置信号传送给测量系统28，测量系统28用于将各个传感器的值转换为逻辑轴的位置测量值。正向位置干扰力表(Disturbance Force Positive Table)、反向位置干扰力表(Disturbance ForceNegative Table)分别为电机正向运动、反向运动时位置干扰力修正表,通过前馈作用于执行器，补偿到电机中，提高电机的伺服精度。设定点发生器20前馈、测量系统28反馈作用于比例积分微分控制器21，形成控制环路。电机个数由具体定位台确定，一个逻辑轴方向可对应一个、两个或多个电机驱动。一般同一个逻辑轴方向有一个或多个执行器，本实施例中给出了两个执行器，分别为第一执行器261和第二执行器262，分别对应两组正反向位置干扰力表和位置传感器，即第一正向位置干扰力表241、第一反向位置干扰力表242、第一位置传感器271和第二正向位置干扰力表251、第二反向位置干扰力表252、第二位置传感器272,可以校正两个电机位置干扰力。每个电机各有一个位置干扰力表，且分别包括正向位置干扰力表和反向位置干扰力表。由牛顿第二定律可知，在所受合外力为零时，定位台保持静止或匀速运动。在这一过程中，如果位置干扰力前馈准确，那么电机所需的驱动力均来自前馈，即等于定位台所受的位置干扰力，此时图3中A点的输出力，即增益平衡器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机位置干扰力校准方法，包括：离线测试获得各个电机的位置干扰力表；将所述位置干扰力表通过前馈加到对应的所述电机上，抵消所述电机所受的位置干扰力；其特征在于，所述位置干扰力表包括正向位置干扰力表和反向位置干扰力表，对应电机的运动方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彩红，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31