多维超精密运动定位平台的建模与多变量控制研究

项目名称： 多维超精密运动定位平台的建模与多变量控制研究

项目编号： No.61203108

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化学科

项目作者： 董瑞丽

作者单位： 上海师范大学

项目金额： 23万元

中文摘要： 许多超精密机电系统如微电子制造的光刻机、MEMS器件制造系统等都含有多维超精密运动定位平台，在这些平台中，常采用压电陶瓷作为执行机构，而压电执行器所含有的迟滞特性通常会导致平台控制系统波动、控制精度降低，甚至不稳定。而且，压电执行器的驱动电路和负载的动态特性的影响也会明显影响平台的定位精度和动态特性。另一方面，多维运动定位平台的各个轴之间的相互耦合干扰也会对平台的定位特性产生不利影响。因此超精密运动定位平台是个具有多值映射、非光滑和轴间耦合特性的复杂系统，难以用常规的方法解决其建模与控制问题。本申请将利用非光滑多变量技术分析多维超精密运动定位平台的特性，建立描述平台特性的非线性多变量三明治动态模型，研究相应的非光滑多变量控制策略，特别是非光滑解耦控制策略，以消除平台所含的具有迟滞特性的耦合影响，提高采用这类定位平台的超精密机电系统的控制性能。

中文关键词： 超精密；非光滑辨识；非光滑控制；迟滞；压电陶瓷

英文摘要： It is known that multi-dimensional ultraprecision positioning stages are usually adopted in many ultraprecision mechatronics systems such as photoetching machine in microelectronics manufacturing processes etc to meet the high speed and accurate positioning requirement. Usually, piezoelectric actuators are used in these stages. However, hysteresis inherent in the actuators often leads to fluctuation of control system, degrade the control precision, and even instability.Moreover, the dynamics of both driving electric circuit and the load of the piezoelectric actuator in ultraprecision positioning stages may have significant effect on the positioning accuracy and the dynamic performance of the stages. On the other hand, the coupling disturbances among axes will also have effect on the positioning performance of the stage. Therefore, multi-dimensional ultraprecision positioning stage is a complex system with multivalued mapping,non-smoothness, and coupling among axes. The conventional methods are difficult to be used to hand the modeling and control of it.This proposal will apply the nonsmooth and multivariable technique to the investigation of the properties of multi-dimensional ultraprecision positioning stage, construct nonlinear and multivariable sandwich models to describe the behavior of the stage and develop

英文关键词： ultraprecision；nonsmooth identification；nonsmooth control；hysteresis；piezoceramic