主权项 |
一种工件台宏动部分三自由度解耦建模方法,其特征在于光刻机工件台宏动部分三自由度解耦建模方法按以下步骤实现:一、根据工件台宏动部分三自由度解耦建模结构示意图计算质量块1和质量块2相对于起始点O的位置;二、根据步骤一所得的位置关系导出质量块1和质量块2的速度: <mfenced open='{' close=''> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mover> <mi>y</mi> <mo>·</mo> </mover> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mover> <mi>x</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mrow> <mover> <mi>y</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mover> <mrow> <mi>x</mi> <mo>·</mo> </mrow> <mo>·</mo> </mover> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>其中v1为质量块1的速度;v2为质量块2的速度;三、根据步骤二所得质量块1和质量块2的速度导出系统总动能;四、根据步骤三的系统总动能得出系统的惯性矩阵;五、根据步骤四的系统的惯性矩阵导出克里奥利斯和离心力矩阵: <mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>ij</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>3</mn> </munderover> <mo>[</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>·</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>D</mi> </mrow> <mi>ij</mi> </msub> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>Q</mi> </mrow> <mi>k</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>D</mi> </mrow> <mi>ik</mi> </msub> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>Q</mi> </mrow> <mi>j</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>D</mi> </mrow> <mi>jk</mi> </msub> <msub> <mrow> <mo>∂</mo> <mi>Q</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <msub> <mover> <mi>Q</mi> <mo>·</mo> </mover> <mi>k</mi> </msub> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <mo>[</mo> <mfenced open='' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mn>2</mn> <mo>·</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mo>-</mo> <mover> <mi>y</mi> <mo>·</mo> </mover> <mrow> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> </mrow> <mi>α</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mo>-</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>2</mn> <mo>·</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>a</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>-</mo> <mover> <mi>y</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mtd> <mtd> <mn>2</mn> <mo>·</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <mover> <mi>y</mi> <mo>·</mo> </mover> </mtd> <mtd> <mo>-</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>+</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> <mo>]</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>-</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mtd> <mtd> <mo>-</mo> <mover> <mrow> <mi>x</mi> <mo>·</mo> </mrow> <mo>·</mo> </mover> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> <mo>+</mo> <mi>x</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>α</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>·</mo> <mi>sin</mi> <mi>α</mi> </mtd> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>其中 <mrow> <mi>Q</mi> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>x</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>α</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>y</mi> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>V为克里奥利斯和离心力矩阵,Vij为其第i行j列的元素,i,j的取值范围为1,2,3;Dij,Dik,Djk表示惯性矩阵D的第i行j列、i行k列、j行k列的元素,i,j,k的取值范围为1,2,3;Qi,Qj,Qk表示矩阵Q的第i,j,k行元素,i,j,k的取值范围为1,2,3;六、根据步骤四和步骤五的结果导出由电机控制力到坐标x,y的关系式: <mrow> <mi>D</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>Q</mi> <mrow> <mo>·</mo> <mo>·</mo> </mrow> </mover> <mo>+</mo> <mi>V</mi> <mo>·</mo> <mover> <mi>Q</mi> <mo>·</mo> </mover> <mo>=</mo> <mi>H</mi> <mo>·</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>τ</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>F</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中 <mrow> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>d</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>d</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>为三个直线电机的扰动力; <mrow> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>F</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>为三个直线电机摩擦力; <mrow> <mi>τ</mi> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>τ</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>τ</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>τ</mi> <mn>3</mn> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>为三个直线电机输出的控制力; <mrow> <mi>H</mi> <mo>=</mo> <mfenced open='[' close=']'> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>1</mn> </mtd> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>·</mo> <mi>L</mi> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mtd> <mtd> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>·</mo> <mi>L</mi> <mo>·</mo> <mi>cos</mi> <mi>α</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mn>1</mn> </mtd> <mtd> <mn>1</mn> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>.</mo> </mrow> |