一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法技术

一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，应用于运动控制控制技术领域，包括：将多轴运动系统中任意一个运动系统设置为主动系统，剩余运动系统设置为从动系统；采集主动系统和从动系统的位置输出量，以及从动系统的前两次的输入控制量；利用主动系统和从动系统的位置输出量，以及从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；根据迭代学习律，迭代计算从动系统的最终输入控制量；按照所述从动系统的最终输入控制量，调整从动系统，以使从动系统与主动系统同步。可提高多轴运动系统之间的同步性能，加快迭代学习的收敛速度，提高控制算法的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法
本申请涉及运动控制
，尤其涉及一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法。
技术介绍
多轴运动系统的同步控制问题，是目前工业界常见的运动控制问题。例如，机床加工领域，多个运动轴需要通过同步控制的方式完成复杂的工件加工轨迹；晶圆曝光设备，硅片台和掩模台在曝光扫描方向必须保持特定的匀速运动关系。同步控制的目标一般是使多个同步轴之间的位置或速度保持特定的关系，相对误差最小。目前工业界常用的方法是根据同步轴的位置或速度关系计算同步偏差，或者直接利用位置量或速度量，通过前馈的方式加入到其他同步轴的控制器中。有文献描述的同步控制方法，将伺服误差经过转换环节加入到同步轴的力信号，从而达到同步控制的效果，是通过前馈方式实现的同步控制。这种方法虽然能提高同步性能，但运动控制系统不具有持续改进的能力，尤其对于具有重复运动轨迹的情况，控制系统不能针对轨迹特点而逐步提高同步性能。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，可提高多轴运动系统之间的同步性能，加快迭代学习的收敛速度，提高控制算法的鲁棒性。为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，包括：将多轴运动系统中任意一个运动系统设置为主动系统，剩余运动系统设置为从动系统；采集所述主动系统和所述从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量；利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；根据所述迭代学习律，迭代计算所述从动系统的最终输入控制量，所述最终输入控制量使得所述主动系统和所述从动系统的同步偏差的收敛速度和收敛域均满足预设要求；按照所述从动系统的最终输入控制量，调整所述从动系统，以使所述从动系统与所述主动系统同步。可选的，所述利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律包括：利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，得到所述主动系统和从动系统之间的同步偏差esync(t)；利用所述同步偏差esync(t)以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；其中，令ys(t)是从动系统位置输出量，ym(t)是主动系统位置输出量，β是同步系数，则esync(t)＝βym(t)-ys(t)。可选的，所述迭代学习律：其中，为第k+1次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k-1次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k次迭代时所述主动系统和所述从动系统之间的同步偏差的二阶导数，为第k次迭代时所述主动系统和所述从动系统之间的同步偏差的三阶导数，α为遗忘因子，0≤α＜1，γ和为正常数。可选的，所述从动系统的被控对象模型采用状态空间方法进行描述；所述状态空间方法：其中，A、B和C分别为所述从动系统的状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵，xs(t)、us(t)和ys(t)分别为所述从动系统的状态变量、输入控制量和位置输出量，ds(t)为所述从动系统的输入扰动量。可选的，所述从动系统的输入扰动量满足预设条件；所述预设条件：其中，和分别为所述从动系统的期望初始状态和第k次迭代的初始状态，为所述从动系统的第k次迭代的输入扰动量，bx0和bd为正常数。可选的，当采集不到所述从动系统的前两次的输入控制量时，将所述从动系统的前两次的输入控制量时设置为0。可选的，利用所述从动系统和所述主动系统之间的同步偏差的平均值、平均差和最大值评估所述从动系统和所述主动系统之间的同步性能。本申请实施例第二方面提供一种多轴运动系统的同步控制装置，包括：设置模块，用于将多轴运动系统中任意一个运动系统设置为主动系统，剩余运动系统设置为从动系统；采集模块，用于采集所述主动系统和所述从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量；构造模块，用于利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；计算模块，用于根据所述迭代学习律，迭代计算所述从动系统的最终输入控制量，所述最终输入控制量使得所述主动系统和所述从动系统的同步偏差的收敛速度和收敛域均满足预设要求；调整模块，用于按照所述从动系统的最终输入控制量，调整所述从动系统，以使所述从动系统与所述主动系统同步。本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例第一方面提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法。从上述本申请实施例可知，本申请提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法具有以下有益效果：1、对于多运动系统之间的同步控制问题，采用主动和从动的方式，用相应速度更快的系统作为从动系统，提高同步控制的控制效果。2、用主动系统和从动系统的位置输出构造同步偏差，采用同步偏差的二阶导数和高阶导数，尤其适用于包括多重积分环节的高相对度被控对象。3、对于从动系统，利用第k-1次控制量和第k次控制量和遗忘因子，计算第k+1次控制量，构造迭代学习律。相对于采用初始控制量和第k次控制量构造迭代学习律的方法，能够减小初始控制量选择不到对收敛域的影响。同时，由于引入了遗忘因子，能够加快收敛速度，提高控制算法的鲁棒性。4、这种方法可以应用于半导体装备，尤其应用于对位移台性能要求极高的曝光设备等，能够进一步提高硅片台和掩模台之间的运动同步性能，改善晶圆的曝光效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法的流程示意图；图2为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法中迭代控制的原理框图；图3为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法中从动系统输入控制量随迭代次数的变化曲线的示意图；图4为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法中同步偏差的平均值随迭代次数的变化曲线的示意图；图5为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法中同步偏差的标准差随迭代次数的变化曲线的示意图；图6为本申请一实施例提供的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法中同步偏差的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，其特征在于，包括：/n将多轴运动系统中任意一个运动系统设置为主动系统，剩余运动系统设置为从动系统；/n采集所述主动系统和所述从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量；/n利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；/n根据所述迭代学习律，迭代计算所述从动系统的最终输入控制量，所述最终输入控制量使得所述主动系统和所述从动系统的同步偏差的收敛速度和收敛域均满足预设要求；/n按照所述从动系统的最终输入控制量，调整所述从动系统，以使所述从动系统与所述主动系统同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，其特征在于，包括：
将多轴运动系统中任意一个运动系统设置为主动系统，剩余运动系统设置为从动系统；
采集所述主动系统和所述从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量；
利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；
根据所述迭代学习律，迭代计算所述从动系统的最终输入控制量，所述最终输入控制量使得所述主动系统和所述从动系统的同步偏差的收敛速度和收敛域均满足预设要求；
按照所述从动系统的最终输入控制量，调整所述从动系统，以使所述从动系统与所述主动系统同步。


2.根据权利要求1所述的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，其特征在于，所述利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律包括：
利用所述主动系统和从动系统的位置输出量，得到所述主动系统和从动系统之间的同步偏差esync(t)；
利用所述同步偏差esync(t)以及所述从动系统的前两次的输入控制量，以及预设的遗忘因子，构造迭代学习律；
其中，令ys(t)是从动系统位置输出量，ym(t)是主动系统位置输出量，β是同步系数，则esync(t)＝βym(t)-ys(t)。


3.根据权利要求2所述的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，其特征在于，所述迭代学习律：



其中，为第k+1次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k-1次迭代时所述从动系统的输入控制量，为第k次迭代时所述主动系统和所述从动系统之间的同步偏差的二阶导数，为第k次迭代时所述主动系统和所述从动系统之间的同步偏差的三阶导数，α为遗忘因子，0≤α＜1，γ和为正常数。


4.根据权利要求1至3任意一项所述的用于同步控制的带有遗忘因子的迭代学习控制方法，其特征在于，所述从动系统的被控对象模型采用状态空间方法进行描述；
所述状态空间方法：



其...

【专利技术属性】
技术研发人员：武志鹏，李璟，谢冬冬，丁敏侠，陈进新，折昌美，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11