[发明专利]一种主动减震隔振装置

说明书

技术领域

本发明涉及主动减震隔振技术领域，特别涉及一种主动减震隔振装置。

背景技术

在大规模半导体集成电路生产设备中，如光刻机，要求许多重要部件如激光干涉仪测量系统和曝光系统的振动干扰尽可能小，使得重要的模块处于安静环境中。因为振动的干扰会传递给测量框架，使得测量框架产生不必要的运动，进而将会干扰工件台掩模台的激光干涉仪测量系统等。最终会影响工件台掩模台和镜面误差，导致套刻误差和特征线宽误差加大。因此，在光刻机这样的半导体设备中通常采用减震隔振装置将内部重要部件与基础框架等其他结构的外部世界独立开来形成独立的内部世界。

目前用于半导体设备的减震隔振装置主要以基于空气弹簧的主动减震方式为主，采用有源控制器的主动控制策略，实现六自由度控制，实现低刚度、低共振频率、高衰减率从而实现较低的振动传递率，使得外部扰动对内部世界的影响最小化。

2002年10月29日公开的美国专利US6193206B1揭示了一种多级的主动隔，振装置，它在单级隔振的基础之上通过增加隔振的级数来提高隔振的效果，并相应的在多级隔振上采取多级有源主动控制策略，来实现从级(被隔振对象)跟随主级振动实现逐级减震。但是多级隔振系统的各个运动自由度相互耦合，其隔振传递率并不等于每个单级传递率相乘，级数越多效果越不明显，并且结构越来越复杂，成本越来越高。

2002年5月14日公开的美国专利US2005/0256613A1给出了一种基于线性天棚阻尼控制技术的主动隔振装置，通过天棚阻尼调节器将测量得到的被隔振对象的速度信号调谐为阻尼力，并通过一个驱动力执行器来补偿给被隔振对象，从而实现被隔振对象的振动隔离。由于通过对阻尼力的调节来逼近典型二级系统的衰减水平，从而能够降低传递率，提高隔振的效果。然而，该装置是基于线性阻尼技术而设计的，忽略了实现阻尼本身的非线性因素和非线性阻尼的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动减震隔振装置，以实现基于非线性天棚阻尼控制技术的减震隔振。

本发明提供一种主动减震隔振装置，其包括：基座，其具有振动干扰；隔振平台，与所述基座相对设置并对基座进行减振、隔振；多个隔振执行模块，连接所述基座和所述隔振平台，每一所述隔振执行模块具有可调的阻尼；多个速度传感器，设置在所述隔振平台上，用于得到所述隔振平台的物理轴速度信号；控制模块，用于根据分数阶天棚阻尼控制技术将所述物理轴速度信号调节成物理轴天棚阻尼力信号；以及多个驱动力执行器，连接所述控制模块和所述隔振平台，用于将所述物理轴天棚阻尼力信号作用于所述隔振平台，以对隔振平台进行实时调节和补偿。

在上述主动减震隔振装置中，所述控制模块包括：第一物理轴到逻辑轴转换矩阵单元，用于将所述物理轴速度信号转化为逻辑轴速度信号；多轴向分数阶天棚阻尼调节器，用于将所述逻辑轴速度信号转化为逻辑轴天棚阻尼力信号；逻辑轴到物理轴转换矩阵单元，用于将所述逻辑轴天棚阻尼力信号转化为物理轴天棚阻尼力信号。

在上述主动减震隔振装置中，每一轴向的所述分数阶天棚阻尼调节器包括：比例增益器，用于将所述逻辑轴速度信号修正为线性天棚阻尼力信号；微分增益器和分数阶微分器，用于将所述逻辑轴速度信号修正为非线性天棚阻尼力信号，所述微分增益器调节所述非线性天棚阻尼力信号的幅值，所述分数阶微分器调节所述非线性天棚阻尼力信号的衰减率；第一求和器，用于叠加所述线性天棚阻尼力信号和所述非线性天棚阻尼力信号，得到所述逻辑轴天棚阻尼力信号。

在上述主动减震隔振装置中，所述分数阶微分器的微分阶数的范围为大于等于0而小于1。

在上述主动减震隔振装置中，所述微分阶数的范围为0.5～0.9。

在上述主动减震隔振装置中，所述主动减震隔振装置还包括多个位置传感器，所述多个位置传感器设置在所述隔振平台上，用于得到所述隔振平台的物理轴位置信号，而且，所述控制模块还包括第一控制环路，所述第一控制环路包括：第二物理轴到逻辑轴转换矩阵单元，用于将所述物理轴位置信号转化为逻辑轴位置信号；多轴向求和比较器，用于将所述逻辑轴位置信号与基于所述隔振平台重心的逻辑轴期望位置信号进行比较以得到逻辑轴位置误差信号；多轴向位置控制器，用于将所述逻辑轴位置误差信号转化为逻辑轴驱动力信号，其中，所述逻辑轴驱动力信号通过所述逻辑轴到物理轴转换矩阵单元转化为物理轴驱动力信号，所述物理轴驱动力信号通过所述多个驱动力执行器作用于所述隔振平台。