申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2024-01-08

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN117850316B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：一种多自由度冗余驱动运动台的柔性模态抑制方法，属于半导体制造装备及运动台振动抑制领域。方法步骤是：步骤一：建立运动台基于模态特性且包含时延的数学模型；步骤二：分解动态输入解耦矩阵，使其包含一个动态参数矩阵，实现刚性模态独立控制，仅针对柔性模态抑制需求对动态参数矩阵设计；步骤三：基于全通滤波的方法，将动态参数矩阵表示为两个全通滤波器的线性组合；步骤四：以满足每个柔性模态谐振频率点的零增益为优化目标，建立优化方程和约束条件，利用启发式智能优化算法对全通滤波器参数进行优化；步骤五：得到满足柔性模态抑制需求的动态输入解耦矩阵。本发明能够实现在有限执行器冗余度条件下对全频段所有可控柔性模态的高性能抑制。

主权项：1.一种多自由度冗余驱动运动台的柔性模态抑制方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤：步骤一：建立多自由度冗余驱动运动台基于模态特性且包含时延的数学模型Gs：其表达式如下： 其中：Ds为执行器系统时延矩阵；Φs为模态矩阵，ΦRs为刚性模态矩阵，ΦLs为柔性模态矩阵；B为模态输入矩阵，BR为刚性模态输入矩阵，BL为柔性模态输入矩阵；C为模态输出矩阵，CR为刚性模态输出矩阵，CL为柔性模态输出矩阵；步骤二：分解动态输入解耦矩阵Tfs，仅针对柔性模态抑制需求对动态参数矩阵进行设计，使其包含一个动态参数矩阵，实现刚性模态独立控制；步骤三：基于全通滤波的方法，将动态参数矩阵表示为两个全通滤波器的线性组合；其具体步骤如下：步骤三一：初始化，设置q＝1；步骤三二：定义az中的第q列待优化动态参数向量aqz，az为动态参数矩阵； 其中：为半径参数向量，k＝1,2,...,nV，nV＝nA-nR为执行器冗余度，nA为执行器个数，nR为刚性模态个数； 是两个参数互相独立的全通滤波器，参数待优化，表达式如下： 其中：是滤波器的参数；步骤四：以满足每个柔性模态谐振频率点的零增益为优化目标，建立优化方程和约束条件，利用启发式智能优化算法对全通滤波器参数进行优化；其具体步骤如下：步骤四一：建立其中：均为计算过程中间矩阵；为满足对每个柔性模态谐振频率点的零增益优化目标，设置柔性模态抑制需求如下：1为以角频率为自变量的表达式；2在内形成陷波；其中：bj为BL的第j行，BL为柔性模态输入矩阵； 为Tb的第q列，Tb为最小二乘法求BR的逆，BR为刚性模态输入矩阵；αqs是aqz的连续形式，ωj是运动台柔性模态自然频率，j＝1,2,...,nL；步骤四二：设置rq，rq满足即可；N*为正整数集；步骤四三：利用启发式智能优化算法对优化指标进行优化计算，约束条件为得到分别与全通滤波器参数有关，为柔性模态自然频率ωj对应的归一化频率，ωj为柔性模态自然频率，ωnj为归一化频率，ωbj为陷波宽度；其中： ωs＝2πfs，fs为运动台控制系统伺服频率，ωs为运动台控制系统伺服频率fs对应的角频率，分别由数学变换得到，由数学变换得到； 和分别表示全通滤波器的系统矩阵和的特征值； M为系数参数； 为全通滤波器参数合集，为全通滤波器参数，待优化； 与存在关系： 的第j行第m列元素为的第j行第m列元素为 其中：ωnj为柔性模态自然频率ωj对应的归一化频率，为计算过程中间矩阵， 其中：Y1q，为计算过程中间矩阵， 其中：为全通滤波器在谐振频率点ωnj,j＝1,2,...,nL处的相频特性，j＝1,2,...,nL，为数学变换得到， 其中：R为系统输入；步骤四四：通过下面的方程得到 步骤四五：根据步骤三二，得到进而得到aqz；步骤四六：q＝q+1，判断q＞nR是否成立，若是，进入步骤四七；若否，转入步骤三二；步骤四七：根据aqz得到az； 步骤五：得到满足柔性模态抑制需求的动态输入解耦矩阵。

全文数据：

权利要求：

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