電機驅(qū)動器電流控制參數(shù)整定算法研究.pdf

1、光刻機是集成電路加工中最重要的設(shè)備，為提高光刻機生產(chǎn)效率，需要提高光刻機工件臺高速、高加速以及高精度性能；工件臺采用永磁同步電機直驅(qū)方式進行驅(qū)動，為了提高其性能，則需要從電機和驅(qū)動器兩方面來進行改進；目前已經(jīng)從永磁同步電機和PWM驅(qū)動器的硬件方面做了一些改進措施，但只是從硬件方面來提高工件臺性能，效果有限，還需要通過驅(qū)動器電流控制方面來提高電機線圈中電流的響應速度和穩(wěn)定性，從而提高工件臺性能。PWM驅(qū)動器控制系統(tǒng)采用從外到內(nèi)依次為位置環(huán)

2、、速度環(huán)和電流環(huán)的經(jīng)典三環(huán)控制結(jié)構(gòu)，電流環(huán)主要控制驅(qū)動器輸出給電機的電流，而電流環(huán)采用 PID控制器來進行控制，因此為了提高工件臺性能，需要對電流環(huán)中電流控制參數(shù)整定算法進行研究。
　　傳統(tǒng)的 PID參數(shù)整定算法主要是針對一些理論指標來進行，如最優(yōu)零極點、最小誤差等，這些指標沒有考慮實際驅(qū)動器輸出限幅的情況，因而整定得到的參數(shù)往往在實際應用過程中達不到預期目標。本論文的電流控制參數(shù)整定目標確定則考慮驅(qū)動器實際輸出限幅的情況，讓驅(qū)動

3、器電流環(huán)對電流指令的響應過程中，電流控制器的理論輸出不超過限定幅值，讓電機以最快速度運行的情況下，電機線圈中電流對最大允許電流的最快響應時間作為電流控制參數(shù)整定目標，即讓電機在極端運行情況下，線圈中電流的響應速度能達到目標，從而保證電機無論處于何種運行狀態(tài)下，其線圈中電流的響應速度均能達到目標。
　　針對該目標，本論文提出了相應的電流控制參數(shù)整定思路。首先通過對電流環(huán)進行開環(huán)模型辨識，得到電流環(huán)中被控對象的傳遞函數(shù)，從而求出電流環(huán)

4、的開環(huán)頻率特性，依據(jù)開環(huán)頻率指標與閉環(huán)穩(wěn)定、響應速度性能之間的關(guān)系對開環(huán)頻率特性曲線進行調(diào)整，并通過開環(huán)穿越頻率點解算出電流控制器參數(shù)；由于參數(shù)解算過程中，一些參數(shù)取值通過估算得到，得到的參數(shù)可能不是最優(yōu)的，因此再通過遺傳算法在解算得到的參數(shù)鄰域范圍內(nèi)對參數(shù)進行優(yōu)化，讓最終得到的參數(shù)使電流環(huán)系統(tǒng)性能最優(yōu)。
　　最后搭建直線電機伺服驅(qū)動實驗平臺，運用所討論的參數(shù)整定方法對驅(qū)動器電流控制參數(shù)進行整定和優(yōu)化，將整定得到的參數(shù)和優(yōu)化后的參