一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法技术

一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，包括：根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到精密运动平台机械台体的控制量；将控制量经过预设饱和环节以及超前饱和环节，判断控制量是否处于即将积分饱和的状态；若控制量处于即将积分饱和的状态，则对即将处于积分饱和状态的控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量；将线性反馈环节的控制量发送给预置的驱动器，以利用驱动器所述线性反馈环节的控制量驱动精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。可抑制积分饱和现象，减小精密运动平台的定位运动和匀速扫描建立时间。

【技术实现步骤摘要】
一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法
本申请涉及计算机
，尤其涉及一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法。
技术介绍
精密运动平台是目前工业界广泛应用的位置运动装置。对于目前常用的定位运动和匀速扫描运动，一次运动的总时间等于加速时间、建立时间、扫描时间和减速时间的总和。其中，建立时间是指当精密运动平台完成定位运动或加速过程结束后稳定在设定位置或匀速扫描速度所用的时间。从提高生产效率的角度，工业界一般需要尽可能地缩短定位运动和匀速扫描运动的建立时间。精密运动平台的运动控制方法常采用频域控制方法。增加执行电机地容量可以提高最大加速度和最大加加速度，从而减小加速过程消耗地时间。但是在加速阶段结束后，控制器更加容易出现积分饱和现象，从而引起较大的超调量，建立时间随之变大。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，旨在解决现有技术中精密运动控制反馈控制存在积分饱和问题，当定位或加速过程结束后，会引起较大的超调量，造成建立时间增长。为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，包括：根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量；将所述控制量经过预设饱和环节和超前饱和环节，判断所述控制量是否处于即将积分饱和的状态，所述超前饱和环节的饱和上限小于预设饱和环节的饱和上限；若所述控制量处于即将积分饱和的状态，则将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量；将所述线性反馈环节的控制量发送给预置的驱动器，以利用所述驱动器根据所述线性反馈环节的控制量驱动所述精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。可选的，所述将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量包括：利用经过所述超前饱和环节得到的控制量计算变结构切换量，当满足所述变结构切换量的相应的切换条件时，使所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节；其中，为变结构切换量，Kp为增益系数，Ti为积分时间系数，uctrl为控制量，ua为经过所述超前饱和环节得到的控制量，ef为经过陷波器和低通滤波器处理的位置偏差的信号，α为调整系数。可选的，经过所述预设饱和环节得到的控制量us由以下公式计算：其中，ulimit为所述预设饱和环节的饱和上限。可选的，经过所述超前饱和环节得到的控制量ua由以下公式计算：其中，uanticipatory为所述超前饱和环节的饱和上限。可选的，其中，gs为控制参数，gs＞1。可选的，所述根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量包括：获取所述精密运动平台机械台体的参考位置，并探测所述精密运动平台机械台体的实际位置；计算所述精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的差值，得到所述位置偏差；利用预设的PID控制器，对包含所述位置偏差的信号进行滤波处理，得到所述精密运动平台机械台体的控制量，所述PID控制器包括陷波器和低通滤波器。可选的，所述陷波器为二阶陷波器；NF(s)为陷波器，ωn1和ωn2陷波器的拐点频率，βn1和βn2为对应的阻尼系数。可选的，所述低通滤波器：其中：ωl和βl为拐点频率和阻尼系数。本申请实施例第二方面提供一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和运动控制装置，包括：采集计算模块，用于根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量；判断模块，用于将所述控制量经过预设饱和环节和超前饱和环节，判断所述控制量是否处于即将积分饱和的状态，所述超前饱和环节的饱和上限小于预设饱和环节的饱和上限；切换模块，用于若所述控制量处于即将积分饱和的状态，则将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量；输出模块，用于将所述线性反馈环节的控制量发送给预置的驱动器，以利用所述驱动器根据所述线性反馈环节的控制量驱动所述精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。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精密运动控制的变结构抗积分饱和方法。从上述本申请实施例可知，本申请提供的一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，现有条件积分抗积分饱和方法中，只包含一个饱和环节，当出现积分饱和时直接切断反馈控制中积分环节的输出量。本申请提出的变结构抗积分饱和运动控制方法，在原有一个饱和环节基础上又增加了一个超前饱和环节，新增的超前饱和环节的饱和上限小于原有的饱和环节，可以由参数进行设定。当接近积分饱和时反馈控制的积分环节切换到线性反馈环节，从而对积分饱和线性产生抑制作用。这种运动控制方法可以用于半导体装备的精密运动平台，增加对晶圆的加工或测试效率，从而提高半导体制造和检测等装备的产率。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精密运动控制的变结构抗积分饱和方法的流程示意图；图2为本申请一实施例提供的用于精密运动平台的抗积分饱和方法的运动控制结构的结构示意图；图3为本申请一实施例提供的控制器中传统预设饱和环节的结构示意图；图4为本申请一实施例提供的控制器中带有超前饱和环节的变结构抗积分饱和的结构示意图；图5为本申请一实施例提供的位置跟踪曲线全景图；图6为本申请一实施例提供的位置跟踪曲线的局部放大图；图7为本申请一实施例提供的速度跟踪曲线全景图；图8为本申请一实施例提供的速度跟踪曲线的局部放大图；图9为本申请一实施例提供的用于精密运动平台的抗积分饱和装置的结构示意图；图10示出了一种电子设备的硬件结构示意图。具体实施方式为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤：S101、根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到该精密运动平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，其特征在于，包括：/n根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量；/n将所述控制量经过预设饱和环节和超前饱和环节，判断所述控制量是否处于即将积分饱和的状态，所述超前饱和环节的饱和上限小于预设饱和环节的饱和上限；/n若所述控制量处于即将积分饱和的状态，则将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量；/n将所述线性反馈环节的控制量发送给预置的驱动器，以利用所述驱动器根据所述线性反馈环节的控制量驱动所述精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于精密运动控制的变结构抗积分饱和方法，其特征在于，包括：
根据精密运动平台机械台体参考位置和实际位置之间的位置偏差，得到所述精密运动平台机械台体的控制量；
将所述控制量经过预设饱和环节和超前饱和环节，判断所述控制量是否处于即将积分饱和的状态，所述超前饱和环节的饱和上限小于预设饱和环节的饱和上限；
若所述控制量处于即将积分饱和的状态，则将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量；
将所述线性反馈环节的控制量发送给预置的驱动器，以利用所述驱动器根据所述线性反馈环节的控制量驱动所述精密运动平台机械台体进行定位运动和匀速扫描运动。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节，得到线性反馈环节的控制量包括：
利用经过所述超前饱和环节得到的控制量计算变结构切换量，当满足所述变结构切换量的相应的切换条件时，使所述控制量从积分环节切换到线性反馈环节；



其中，为变结构切换量，Kp为增益系数，Ti为积分时间系数，uctrl为控制量，ua为经过所述超前饱和环节得到的控制量，ef为经过陷波器和低通滤波器处理的位置偏差的信号，α为调整系数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，经过所述预设饱和环节得到的控制量us由以下公式计算：



其中，ulimit为所述预设饱和环节的饱和上限。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，经过所述超前饱和环节得到的控制量ua由以下公式计算：



其中，uanticipatory为所述超前饱和环节的饱和上限。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，gs为控制参数，gs＞1。


6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据精密...

【专利技术属性】
技术研发人员：武志鹏，李璟，谢冬冬，齐月静，马向红，齐威，
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