具有柔性模态主动控制的轻量化精密运动台的结构与控制的序贯协同设计
系统与控制
2023-01-12 v1 系统与控制
摘要
精密运动台在各种制造装备中发挥着重要作用。集成电路(IC)制造与检测中对更高吞吐量的急剧增长的需求，呼唤着同时具备轻量化与高控制带宽的下一代精密运动台。在现今的设计技术中，运动台的一阶柔性模态限制了其可达控制带宽，这迫使在运动台加速度与闭环刚度之间做出权衡，从而限制了系统的整体性能。为克服这一挑战，本文提出一种面向轻量化精密运动台的硬件设计与控制新框架，其中运动台的低频柔性模态被主动控制。我们的方法提出最小化受控模态的共振频率以减轻运动台重量，并最大化未受控模态的共振频率以实现高控制带宽。此外，所提框架确定执行器与传感器的布置，以最大化运动台受控柔性模态的可控性/可观测性，同时最小化未受控模态的可控性/可观测性，从而有效简化控制器设计。两个案例研究用于评估所提框架的有效性。仿真结果表明，采用所提方法设计的运动台相比基准运动台设计重量减轻超过55%，同时也实现了控制带宽的提升。这些结果证明了所提方法在实现具有高加速度、高带宽与高精度的轻量化精密定位台方面的有效性。
引用
@article{arxiv.2301.04208,
title = {Sequential Structure and Control Co-design of Lightweight Precision Stages with Active control of flexible modes},
author = {Jingjie Wu and Lei Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.04208},
year = {2023}
}