压电微动平台的精密运动控制
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Key Words：Hysteresis Honlinearity；Precision Motion Control；Uncertainty and Interference Estimation；RBF Netw ork Adaptive Robust Sliding Mode Control；Piezoelectric Nano-Micro-Motion Positioning Platform
滞 后 非 线 性 ，是实现 精 密 运 动 控 制 的 巨 大 障 碍 。主要针对双光子聚合加工系统中压电微动平台定位精度较低以及会产生
抖 动 等 问 题 进 行 分 析 ，采 用 一 种 新 颖 的 使 用 具 有 不 确 定 性 和 干 扰 估 计 的 R B F 网络自适应鲁棒滑模控制方案，该方案可以
中 图 分 类 号 : TH16
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 ：1001-3997(2018)09增 -0040-03
Precise Motion Control of PiezoelectΒιβλιοθήκη Baiduic Micro Motion Platform
YU Bao-jun， SI Su-mei， LIN Jie-qiong， JING Xian
high speed， high precision， large stroke positioning. Piezoelectric micro -positioning platforms mainly exhibit hysteresis nonlinearity， which is a huge obstacle to achieving precise motion control. This paper mainly analyzes the problem o f low positioning accuracy and jitter in the two-photon polymerization processing system ， and adopts a novel RBF network adaptive robust sliding mode control with uncertainties and interference estimation. The schem e，which can achieve accurate motion control o f the piezoelectric micro -m otion positioning platform. The Simulink module o f Matlab was used to simulate the identified model. The simulation results confirmed the superiority o f the proposed control scheme and verified the validity of the model. In addition， it also verifies that the controller has good robustness and adaptability in the presence o f model interference and external interference. The reported RBF network adaptive robust sliding mode control method can also be extended to other types o f system robust control.
机械设计与制造
增刊
40
Machinery Design & Manufacture
2018年 9 月
压电微动平台的精密运动控制
于 保 军 ，司 苏 美 ，林 洁 琼 ，靖 贤 (长 春 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ，吉 林 长 春 130012)
摘 要 : 宏微复合精密定位平台主要应用于微电子制造以实现高速、高精度、大行程定位。压电微动定位平台主要表现出
的鲁棒性和自适应能力。报 告 的 R B F 网络自适应鲁棒滑模控制方法也可以扩展到其他类型系统的鲁棒控制中。
关 键 词 %迟 滞 非 线 性 ; 精 密 运 动 控 制 ; 不 确 定 性 和 干 扰 估 计 ; R B F 网 络 自 适 应 鲁 棒 滑 模 控 制 ;压 电 纳 米 微 动 定 位 平 台
1 引言
随 着 超 精 密 加 工 微 纳 技 术 的 不 断 进 步 与 发 展 ，飞秒激 光 微
纳加工技术是实现超精密加工的一个重要技术
一 ， 光子
技术w 精 ，
， 透明光刻胶中制造意
的三维结构的
，飞秒双光子聚合加工技术 泛
用 于 制 造 3D 光
，微 机 电
，微 器 ，微 光 学 元
制 是 非 线 性 系 统 中 普 遍 采 用 的 一 种 分 析 方 法 ，其显著 优点是对于
(School of Mechanical Engineering，Changchun University of Technology，Jilin Changchun 130012，China)
Abstract ：M ocro-m(cro composite precision positioning platform is mainly used in microelectronics manufacturing to achieve
实现压电微动定位 平 台 的 精 确 运 动 控 制 。并 对 所 辨 识 的 模 型 采 用 Matlab的 Simulink模 块 进 行 仿 真 ，其仿真结果证实了
所 提 出 控 制 方 案 的 优 越 性 ，验 证 了 模 型 的 有 效 性 。此夕卜，也 验 证 了 存 在 模 型 干 扰 和 外 部 干 扰 的 情 况 下 该 控 制 器 具 有 良好
滞 后 非 线 性 ，是实现 精 密 运 动 控 制 的 巨 大 障 碍 。主要针对双光子聚合加工系统中压电微动平台定位精度较低以及会产生
抖 动 等 问 题 进 行 分 析 ，采 用 一 种 新 颖 的 使 用 具 有 不 确 定 性 和 干 扰 估 计 的 R B F 网络自适应鲁棒滑模控制方案，该方案可以
中 图 分 类 号 : TH16
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 ：1001-3997(2018)09增 -0040-03
Precise Motion Control of PiezoelectΒιβλιοθήκη Baiduic Micro Motion Platform
YU Bao-jun， SI Su-mei， LIN Jie-qiong， JING Xian
high speed， high precision， large stroke positioning. Piezoelectric micro -positioning platforms mainly exhibit hysteresis nonlinearity， which is a huge obstacle to achieving precise motion control. This paper mainly analyzes the problem o f low positioning accuracy and jitter in the two-photon polymerization processing system ， and adopts a novel RBF network adaptive robust sliding mode control with uncertainties and interference estimation. The schem e，which can achieve accurate motion control o f the piezoelectric micro -m otion positioning platform. The Simulink module o f Matlab was used to simulate the identified model. The simulation results confirmed the superiority o f the proposed control scheme and verified the validity of the model. In addition， it also verifies that the controller has good robustness and adaptability in the presence o f model interference and external interference. The reported RBF network adaptive robust sliding mode control method can also be extended to other types o f system robust control.
机械设计与制造
增刊
40
Machinery Design & Manufacture
2018年 9 月
压电微动平台的精密运动控制
于 保 军 ，司 苏 美 ，林 洁 琼 ，靖 贤 (长 春 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ，吉 林 长 春 130012)
摘 要 : 宏微复合精密定位平台主要应用于微电子制造以实现高速、高精度、大行程定位。压电微动定位平台主要表现出
的鲁棒性和自适应能力。报 告 的 R B F 网络自适应鲁棒滑模控制方法也可以扩展到其他类型系统的鲁棒控制中。
关 键 词 %迟 滞 非 线 性 ; 精 密 运 动 控 制 ; 不 确 定 性 和 干 扰 估 计 ; R B F 网 络 自 适 应 鲁 棒 滑 模 控 制 ;压 电 纳 米 微 动 定 位 平 台
1 引言
随 着 超 精 密 加 工 微 纳 技 术 的 不 断 进 步 与 发 展 ，飞秒激 光 微
纳加工技术是实现超精密加工的一个重要技术
一 ， 光子
技术w 精 ，
， 透明光刻胶中制造意
的三维结构的
，飞秒双光子聚合加工技术 泛
用 于 制 造 3D 光
，微 机 电
，微 器 ，微 光 学 元
制 是 非 线 性 系 统 中 普 遍 采 用 的 一 种 分 析 方 法 ，其显著 优点是对于
(School of Mechanical Engineering，Changchun University of Technology，Jilin Changchun 130012，China)
Abstract ：M ocro-m(cro composite precision positioning platform is mainly used in microelectronics manufacturing to achieve
实现压电微动定位 平 台 的 精 确 运 动 控 制 。并 对 所 辨 识 的 模 型 采 用 Matlab的 Simulink模 块 进 行 仿 真 ，其仿真结果证实了
所 提 出 控 制 方 案 的 优 越 性 ，验 证 了 模 型 的 有 效 性 。此夕卜，也 验 证 了 存 在 模 型 干 扰 和 外 部 干 扰 的 情 况 下 该 控 制 器 具 有 良好