发表在IET控制理论与应用收到于2007年2月162007年7月24日修订分类号：101049英国工程技术学会cta：20070054
ISSN17518644
双驱动三自由度混合平台的精密运动控制双驱动三自由度混合平台的精密运动控制三自由度混合平台
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摘要：作者介绍了一种三自由度精密混合工作台，这种工作台使用共焦扫描显微镜通过移动和调整对象来测量它的三维图像。混合工作台由两个独立操作xyθ工作台组成，即粗动台和微动台。粗动台由三个直线电机驱动，产生运动对象的初始运动位移。另一方面，微动台由四个音圈电机驱动，产生最终的亚微米级精度的调节。精密运动控制器是混合平台控制的必要配件。精密运动控制器由以下五个部分组成：位置和速度控制回路，消除控制器出现饱和问题的抗饱和补偿器，合适功率的发电机，确定微动台确切位置的精密定位，观测和补偿微动台扰动的扰动观测器。精密运动控制器的性能由硬件配置的实验来测评。
1、介绍纳米级精密运动控制用高带宽提供精密位置的稳定性，是工业和科学应用尤其是包括光刻技术和集成电路模式13，高密度磁性数据存储设备的制造和操作47上一个非常重要的问题。一般情况下，传统工作台在设计操作上注重一些运动约束，为了执行多自由度工作台，这些用机械零件装配的运动约束需要复合。这些运动约束会产生接触摩擦和误差积累9，因此，很难用高宽带实现高性能运动控制系统以及纳米级稳定性大行程的精密多自由度工作台。只使用粗定位驱动器如直线电机或液压执行机构的工作台，在低速运动和高频运动共振模式中会产生非线性摩擦。因此，只使用可以提供大行程的粗定位驱动器难以得到精密运动控制性能。克服这种局限性的方法之一是采用微驱动器，如压电驱动器或音圈电机（VCM）但是，。微驱动器的行程是大约是几百米微米到几毫米，这也是它的局限。因此，如果用粗定位驱动器和微驱动器设计一个混合驱动系统，就可以利用它们的优势并相互补偿它们的缺点。到目前为止，已经有一些混合驱动系统设计的研究。例如，超精密双伺服系统已被提出13代替光刻步进电机。为获得高伺服带宽和执行干扰抑制，由音圈电机和微驱动器组成的双级驱动系统已经在研制10，11。一种旨在实现硬盘驱动器双级系统的低驼峰灵敏度功能的新型控制设计正在研究4。需要注意的是，根据文献4r