[发明专利]一种平面电机运动控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开一种平面电机运动控制方法、装置及系统，方法包括：发送运动指令给控制模块，控制模块控制平面电机运动；获取动子的位置的测量数据，将运动指令与测量数据比较得到位置误差e，对测量数据差分得到速度v、加速度a、jerk、snap；将位置误差e与加速度a输入到PID控制器，将a、jerk、snap输入到前馈控制器，并判断：若加速度为0，则PID控制器的积分常数Ki不变，若加速度不为0，将积分常数Ki乘以权重系数k，得到新的积分常数Ki，将误差e与新的积分常数Ki代入PID控制器输出控制量；将PID控制器与前馈控制器输出的控制量叠加控制平面电机运动。本发明能在减小稳态误差的同时，保证超调量较小，能够获得比常规PID控制器更好的控制效果。

技术领域

本发明属于半导体装备技术领域，涉及一种平面电机运动控制方法、装置及系统。

背景技术

光刻机双工件台通过平面电机承载硅片，在不同位置对硅片进行曝光等操作。由于对于硅片的刻蚀精度达到纳米级，因此对工件台的运动控制需要较高的控制精度。

对于应用于光刻机双工件台系统中的运动系统，为了对工件台的运动过程实行高精度稳定控制，使用闭环反馈控制系统对工件台进行精确控制，其控制器为PID控制器，并在控制系统中加入了前馈控制器，以提高系统的响应速度。该前馈控制器的传递函数由加速度、加速度的一阶导数、加速度的二阶导数线性组合而成。在PID控制器中，比例环节能够迅速对误差进行调节，但无法消除稳态误差；积分环节能够对以往系统误差进行累积进而输出控制量，理论上能够完全消除稳态误差，但会增加系统超调量，甚至使系统出现振荡；微分环节适用于有较大滞后特性的被控对象，能有效减小超调量，但对干扰噪声很敏感。

发明内容

本发明的目的在于针对在PID控制器中，积分环节在降低稳态误差的同时，会增加超调量，并可能引起系统振荡的情况，提出一种平面电机运动控制方法、装置及系统，能够尽可能减小比例环节带来的超调，并避免受控对象产生振荡，从而提高双工件台控制系统的控制精度。

本发明的技术方案如下：

一种平面电机运动控制方法，所述平面电机包括动子和定子，方法包括：

S1，发送运动指令给控制模块，控制模块控制平面电机运动；

S2，获取测量模块测量的所述动子的位置的测量数据，将运动指令与测量数据进行比较得到位置误差e，并对测量数据做差分得到速度v、加速度a、加加速度jerk、加加加速度snap；

S3，将位置误差e与加速度a输入到PID控制器，将加速度a、加加速度jerk、加加加速度snap输入到前馈控制器，并进行如下判断：若加速度为0，则所述PID控制器的积分常数Ki不变，若加速度不为0，则将所述积分常数Ki乘以小于1的权重系数k，得到新的积分常数Ki，并将所述误差e与新的积分常数Ki代入PID控制器中输出控制量；

S4，将所述PID控制器输出的控制量与前馈控制器输出的控制量叠加控制所述平面电机运动。

可选地，平面电机定子位于O-XYZ坐标系中，其中，Z向垂直于定子表面，

所述测量模块包括Z向电涡流传感器、X向容栅尺和Y向光栅尺，

所述Z向电涡流传感器用于测量所述动子在Z方向的悬浮高度，

所述X向容栅尺和Y向光栅尺分别用于测量动子在X方向和Y方向的位移。

可选地，所述Z向电涡流传感器沿X向间隔分为多组，且每组分别处于同一X坐标线上。

可选地，还通过两个安装于所述动子的侧面的Y向电涡流传感器测量与参照物的距离，并通过两个Y向电涡流传感器测量值的差值判断动子是否有超过允许范围的偏转，其中，两个Y向电涡流传感器位于同一Y坐标线上。

可选地，所述X向容栅尺的读数头安装于动子侧面，标尺贴于参照物上；