本文關(guān)鍵詞：多自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械參數(shù)軟測(cè)量方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為眾多精密加工設(shè)備的核心部分,多自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的性能決定了相應(yīng)產(chǎn)品的指標(biāo)。為了簡(jiǎn)化平臺(tái)結(jié)構(gòu),多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的執(zhí)行器和傳感器是存在嚴(yán)重耦合的,對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制需要對(duì)臺(tái)體進(jìn)行測(cè)量和出力解耦。在解耦模型中,涉及大量的平臺(tái)機(jī)械參數(shù)。但平臺(tái)加工及裝配過(guò)程中不可避免的存在加工誤差及裝配誤差,如:電機(jī)出力中心點(diǎn)位置誤差、電機(jī)出力方向偏差、平臺(tái)質(zhì)心位置誤差、傳感器測(cè)量方向誤差等。因此在實(shí)際系統(tǒng)中直接應(yīng)用理論參數(shù)會(huì)產(chǎn)生解耦誤差,從而造成整體系統(tǒng)性能下降。為了實(shí)現(xiàn)多自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精密伺服控制,解耦模型中的各項(xiàng)參數(shù)均需精確獲得。但解耦模型中所包含的大量參數(shù)均無(wú)法通過(guò)測(cè)量工具直接進(jìn)行測(cè)量,故需要一種間接的軟測(cè)量方法進(jìn)行估計(jì)。本文以尖端精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的代表——光刻機(jī)掩模臺(tái)系統(tǒng)作為研究對(duì)象,對(duì)其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與測(cè)量系統(tǒng)解耦模型中的參數(shù)進(jìn)行軟測(cè)量研究。首先,本文對(duì)研究對(duì)象——掩模臺(tái)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,分別從其整體結(jié)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面對(duì)掩模臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析,為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。其次,本文對(duì)軟測(cè)量所需算法進(jìn)行研究,通過(guò)分析比較選定了啟發(fā)式優(yōu)化算法中的TLBO算法作為軟測(cè)量工作中的核心算法,并針對(duì)其可能出現(xiàn)的早熟問(wèn)題提出了一種改進(jìn)的自適應(yīng)混合TLBO算法,通過(guò)Benchmark測(cè)試驗(yàn)證了所提出算法的優(yōu)越性。再次,本文對(duì)掩模臺(tái)系統(tǒng)中霍爾傳感器測(cè)量系統(tǒng)中的參數(shù)軟測(cè)量進(jìn)行了研究,推導(dǎo)了相應(yīng)的解耦模型與輸出校正模型,并在實(shí)際系統(tǒng)中驗(yàn)證了本文提出的軟測(cè)量方法的有效性。最后,本文對(duì)掩模臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的參數(shù)軟測(cè)量進(jìn)行了研究,推導(dǎo)相應(yīng)的解耦矩陣,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法在此模型中的優(yōu)化收斂性。并且,在掩模臺(tái)實(shí)際系統(tǒng)中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了軟測(cè)量方法在其平面三自由度上的有效性。
【關(guān)鍵詞】：軟測(cè)量 多自由度平臺(tái) 霍爾傳感器 TLBO算法 解耦
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題的來(lái)源10
• 1.2 課題背景及研究的目的和意義10-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析13-19
• 1.3.1 軟測(cè)量技術(shù)13-16
• 1.3.2 啟發(fā)式優(yōu)化算法16-19
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 掩模臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)21-40
• 2.1 平臺(tái)的整體構(gòu)成21-22
• 2.2 掩模臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)22-25
• 2.2.1 微動(dòng)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)23-24
• 2.2.2 宏動(dòng)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)24-25
• 2.3 掩模臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25-29
• 2.3.1 掩模臺(tái)系統(tǒng)坐標(biāo)系定義25-26
• 2.3.2 微動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)26-28
• 2.3.3 宏動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)28-29
• 2.4 掩模臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)29-35
• 2.4.1 激光干涉儀29-31
• 2.4.2 電容傳感器31-33
• 2.4.3 霍爾傳感器33-34
• 2.4.4 光柵尺34-35
• 2.5 掩模臺(tái)控制系統(tǒng)35-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第3章 軟測(cè)量算法研究40-55
• 3.1 啟發(fā)式優(yōu)化算法40
• 3.2 教學(xué)優(yōu)化算法40-45
• 3.2.1 教師教學(xué)部分41-43
• 3.2.2 學(xué)生互學(xué)部分43-45
• 3.3 自適應(yīng)混合TLBO算法45-49
• 3.4 算法性能測(cè)試49-54
• 3.4.1 人口數(shù)量Np對(duì)算法性能的影響50
• 3.4.2 單學(xué)習(xí)周期迭代次數(shù)Gm對(duì)算法性能的影響50-51
• 3.4.3 算法性能對(duì)比研究51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 測(cè)量系統(tǒng)機(jī)械安裝參數(shù)的軟測(cè)量方法55-75
• 4.1 霍爾傳感器測(cè)量系統(tǒng)分析55-57
• 4.2 霍爾傳感器測(cè)量系統(tǒng)模型建立57-63
• 4.2.1 霍爾傳感器解耦模型建立57-62
• 4.2.2 霍爾傳感器輸出校正模型建立62-63
• 4.3 霍爾傳感器測(cè)量系統(tǒng)軟測(cè)量實(shí)驗(yàn)63-74
• 4.3.1 忽略垂向自由度變化下的實(shí)驗(yàn)分析64-69
• 4.3.2 考慮垂向自由度變化下的實(shí)驗(yàn)分析69-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第5章 執(zhí)行器機(jī)械安裝參數(shù)的軟測(cè)量方法75-101
• 5.1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)解耦系統(tǒng)分析75-76
• 5.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)解耦模型建立76-83
• 5.2.1 電機(jī)出力解耦模型76-80
• 5.2.2 質(zhì)心坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)模型80-81
• 5.2.3 微動(dòng)臺(tái)中心質(zhì)心坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型81-83
• 5.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)解耦模型軟測(cè)量仿真83-91
• 5.3.1 各項(xiàng)參數(shù)允許誤差范圍測(cè)試84-87
• 5.3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)解耦模型軟測(cè)量仿真實(shí)驗(yàn)87-91
• 5.4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)解耦模型軟測(cè)量實(shí)驗(yàn)91-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-102
• 參考文獻(xiàn)102-108
• 附錄 1108-110
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文110-112
• 致謝112

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8 陳震宇;多自由度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械參數(shù)軟測(cè)量方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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