[发明专利]适用于主动隔振的鲁棒控制器设计方法、装置及电子设备

说明书

本申请涉及一种适用于主动隔振的鲁棒控制器设计方法、装置及电子设备，方法包括：建立主动隔振系统被控对象的传递函数模型和状态空间模型；基于状态空间模型，确定待控制目标的混合灵敏度优化指标，根据预设的主动隔振性能要求，确定混合灵敏度优化指标中的多个加权函数；根据多个加权函数和状态空间模型计算广义被控对象，并根据广义被控对象求解反馈控制器，根据求解结果进行迭代仿真测试，直至主动隔振系统的性能达到最优，得到鲁棒控制器。由此，解决了综合考虑隔振和扰动抑制性能、作动器输出力特性，在给定作动器输出力特性条件下获得最优的主动隔振效果的问题，提升现有主动隔振控制方法的性能和应用广度。

技术领域

本申请涉及精密主动隔振控制方法技术领域，特别涉及一种适用于主动隔振的鲁棒控制器设计方法、装置及电子设备。

背景技术

光刻机是芯片制造领域的重要装备，由于其套刻精度达纳米级，其对微振动隔离有严格的要求，基座的微振动、操作者的直接扰动、设备自身运动产生的惯性力扰动，会影响光刻机的套刻精度。主动隔振技术是光刻机的关键技术之一，通过主动隔振可以有效隔离和抑制光刻机的振动，为光刻机工作提供环境保障。主动隔振技术在传统的被动隔振基础上引入了作动器、测量系统、控制系统，由于被动隔振技术对于隔离和抑制高频振动的效果较好，因此主动隔振主要关注低频振动。一般来说主动隔振控制方法重点关注的性能有低频隔振性能、扰动抑制性能，但主动隔振的性能受到作动器输出力特性的限制。因此，设计一种能够综合考虑隔振和扰动抑制性能、作动器输出力特性，在给定作动器输出力特性条件下获得最优主动隔振效果的主动隔振控制方法非常重要。

相关技术中，通过控制器设计方法将传感器低频扩展与主动隔振控制器相统一，避免了由于传感器带宽扩展不足或者过度造成的控制性损失，但是此方法的反馈控制器设计仍然采用了经典反馈策略。

然而，相关技术中的方法没有考虑在作动器输出力特性的限制下主动隔振控制性能是否达到最优。并且反馈控制回路大多采用一种经典反馈策略，即直接将传感器测量的运动信号(如加速度、速度)进行比例、积分、微分处理，控制器形式较为单一，可调整参数有限，不具备考虑作动器输出力特性等更多因素的能力。

发明内容

本申请提供一种适用于主动隔振的鲁棒控制器设计方法、装置及电子设备，以解决综合考虑隔振和扰动抑制性能、作动器输出力特性，在给定作动器输出力特性条件下获得最优的主动隔振效果的等问题。

本申请第一方面实施例提供一种适用于主动隔振的鲁棒控制器设计方法，包括以下步骤：建立主动隔振系统被控对象的传递函数模型和状态空间模型；基于所述状态空间模型，确定待控制目标的混合灵敏度优化指标，并根据预设的主动隔振性能要求，确定所述混合灵敏度优化指标中的多个加权函数；根据所述多个加权函数和所述状态空间模型计算广义被控对象，并根据所述广义被控对象求解反馈控制器，并根据求解结果进行迭代仿真测试，直至所述主动隔振系统的性能达到最优，得到鲁棒控制器。

可选地，在得到所述鲁棒控制器之后，还包括：基于所述鲁棒控制器在所述主动隔振系统的关键频域范围内的传递特性，采用预设的平衡截断策略，对所述鲁棒控制器进行降阶处理，得到满足预设阶数的低阶控制器。

可选地，在根据所述求解结果进行迭代仿真测试之后，还包括：获取当前仿真测试结果；判断所述当前仿真测试结果是否满足预设测试需求；若所述当前仿真测试结果不满足所述预设测试需求，则重新确定所述混合灵敏度优化指标中的多个加权函数。

可选地，所述状态空间模型为：

其中，x为系统的状态变量，u为系统的输入向量，y为系统的输出向量，A、B、C和D均由所述系统的状态变量和所述传递函数模型的多个传递函数得到。

可选地，所述混合灵敏度优化指标为：