面向非线性特性的超精密平台辨识和控制方法

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1、硕士学位论文面向非线性特性的超精密平台辨识和控制方法METHODOFIDENTIFICATIONANDCONTROLFORULTRA-PRECISIONSTAGEWITHNONLINEARCHARACTER何良辰哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP273.5学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文面向非线性特性的超精密平台辨识和控制方法硕士研究生：何良辰导师：刘杨申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TP273.5U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMETHODOFIDENTIFICATIONANDCONTROLFORULTRA-PRECISIONSTAGEWITHNONLINEARCHARACTERCandidate：HeLiangchenSupervisor：LiuYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffilia

3、tion：Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要可变狭缝系统作为扫描光刻机重要的分系统，在曝光等工作过程中起到了十分重要的作用。可变狭缝系统的核心部件为可变狭缝精密运动平台，在精密运动控制中，平台中含有的非线性特性不可忽略。本文以可变狭缝精密运动平台为背景，对含有非光滑非线性特性的超精密平台的建模、辨识及控制进行了研究

4、。首先，本文结合光刻机的工作过程对可变狭缝系统的功能进行了介绍，然后分别从电控系统及机械系统设计两方面对可变狭缝精密运动平台进行了分析。其中电控系统是从系统级的角度对整个系统进行了介绍，而机械系统方面则着重对系统运动组件模态进行了分析，并对主要器件的选型和设计进行了简要分析介绍。其次，本文引入关键项分离原则，以Wiener-Hammerstein系统结构为基础，对精密运动平台中可能含有的死区、饱和等典型单值非光滑非线性的系统进行了数学建模。并使用基于一般递推算法的辨识算法进行辨识，最后分别给出了在有无输出端噪声的情形下的仿真结果，验证模型及

5、方法的有效性。再次，相对于典型单值非线性环节，本文进一步阐述了在一些平台中常见的较为复杂的多值间隙非线性。除了依据关键项分离原则对含间隙非线性Wiener-Hammerstein系统进行建模以外，给出算例说明一般递推算法的辨识方法对含间隙非线性Wiener-Hammerstein系统辨识的局限性，相应的进一步应用改进的粒子群算法对间隙非线性Wiener-Hammerstein系统参数进行辨识，并给出相关仿真和对比结果。最后，基于上述的辨识结果，提出使用内模控制方法，利用已辨识的系统模型对系统进行控制。依据设计的可变狭缝系统的部分参数，设计了

6、该平台含死区的系统算例，并使用内模控制方法对其进行控制仿真，证明了内模控制方法对于Wiener-Hammerstein系统良好的控制效果。关键词：系统辨识；Wiener-Hammerstein系统；内模控制；精密运动平台-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractVariableslitsystemisakeysub-systemofascanninglithography,playinganimportantroleduringtheprocessofexposure.Anultra-precisionmotionstageisi

7、nturnthekernelpartofthevariableslitsystem,whosecontrolfacestheissueofnonlinearitynotignorable.Therefore,thispaperstudiesthemathematicalmodeling,identificationandcontroloftheultra-precisionmotionstageinthepresenceofnon-smoothnonlinearcharacteristics.Firstly,thefunctionofthe

8、variableslitsystemintheoperationofascanninglithographyisdescribed,andthedesignofitsmechan