一种光刻机工件台运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光刻机工件台运动控制方法，属于涉及精密运动控制领域。包括：将光刻机工件台的运动伺服系统的电流环和速度环设置作为广义被控对象；将位置环设置为非线性自抗扰控制对广义被控对象的位置进行反馈控制；在反馈控制中引入基于无模型自适应迭代学习优化及切换前馈控制以实现对所述运动伺服系统的控制。本发明专利技术同时降低了控制运动伺服系统设计难度的和建模复杂度，且通过引入的基于无模型自适应迭代学习优化及切换前馈控制对系统所受到的扰动进行估计和补偿，提高了定位精度与跟踪精度，减小了稳态跟踪误差，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在任何时刻都可以最大程度地复现参考轨迹。最大程度地复现参考轨迹。最大程度地复现参考轨迹。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻机工件台运动控制方法


[0001]本专利技术涉及精密运动控制领域，具体涉及一种光刻机工件台运动控制方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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伺服控制方法能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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为双环PID结构，双环结构包括电流环PID和速度环PID，并把电流环PID、速度环PID和光刻机工件台构成的系统等效为广义被控对象；其中电流环PID用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应，速度环PID用于对电流环PID的速度偏差进行PID控制；S2、在双环PID结构中增加位置环，位置环采用非线性自抗扰控制结构，用于对广义被控对象的位置进行反馈控制；S3、在反馈控制过程中引入基于无模型自适应迭代学习优化及切换前馈控制器，以实现对运动伺服系统的控制。2.根据权利要求1所述的一种光刻机工件台运动控制方法，其特征在于：所述广义被控制对象为一个速度环PID、电流环PID和光刻机工件台构成的串级控制系统，电流环PID调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应的过程为：(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，驱动电流控制量的计算公式如下：其中，I
c
为电流环驱动电流控制量，G
c1
(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，K
11
、K
12
、K
13
为电流环PID控制器参数，I
d
为设计电流，I
r
为实际电流，S为复变量。3.根据权利要求1所述的一种光刻机工件台运动控制方法，其特征在于：所述速度环PID对电流环PID的速度偏差进行PID控制的过程为：(b1)将电流环PID输出的位置信息进行微分计算，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，以此实现对电流PID的速度偏差进行PID控制，其中，电流环PID的速度控制量的计算公式如下：其中，V
c
为速度环速度控制量，G
c2
(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，K
21
、K
22
、K
23
为速度环PID控制器参数，V
d
为设计速度，V
r
为实际速度，S为复变量。4.根据权利要求1所述的一种光刻机工件台运动控制方法，其特征在于：所述S2中的非线性自抗扰控制结构是由非线性自抗扰控制器组成，其对广义被控对象的位置偏差进行控制的过程为：(c1)将广义被控对象输出的位置信息通过光栅尺传感器反馈至非线性扩张状态观测器输入端；
(c2)将输入端接收到的位置信息经过非线性扩张状态观测器计算得到位置、速度和总扰动的观测值，其中，位置、速度和总扰动的观测值的计算公式如下：e＝z1‑
P
r
z1＝z1+h(z2‑
β1e)z2＝z2+h[z3‑
β2fal(e,σ
11
,δ1)+b0P
c
]z3＝z3‑
hβ3fal(e,σ
12
,δ1)其中，e是位置观测偏差，z1是位置的观测值，z2是速度的观测值，z3是总扰动的观测值，P
c
是位置环位置控制量，P
r
是实际位置，h、β1、β2、β3、...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，王建宇，孙佳伟，邹见效，何建，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：