宏动平面电机的高精度模型预测位置跟踪控制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907128
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Macro-drive planar motors provide cutting-edge new technology for the precision stage of lithography systems, which show their great promise for use in precision manufacturing applications, such as integrated circuits. However, high-precision position tracking control is a key scientific issue and a difficulty to be solved urgently for macro-drive planar motors. Therefore, this project proposes to research on high-precision model predictive position tracking control for macro-drive planar motors. The transfer-matrix-method-based mechanical-electromagnetic multi-field coupling model is built for the macro-drive planar motor. Based on the built model, the mechanism of the effect of the mechanical-electromagnetic multi-field coupling of the motor on the controlled electromagnetic thrust is revealed. Furthermore, the linear parameter-varying model and the compensation theory of the predicted error are researched for the motor, and then a robust position prediction model of the motor is established. Additionally, the model predictive position tracking control method of the motor is studied based on the min-max optimization control theory. A Gauss pseudospectral method-based continuous-interval iterative optimization strategy of the motor is researched. A fast optimization solution algorithm of the model predictive position tracking control is then obtained for the motor. Finally, the interrelation and rule among the designed parameters, model predictive position tracking control algorithm, and high-precision position tracking control performance are clarified theoretically and experimentally for the motor. The research of this project will create a new theory and technology of the high-precision model predictive position tracking control for macro-drive planar motors, and will provide theoretical foundation for the precision stage of the domestic high-end equipment.
宏动平面电机为光刻机精密工件台提供了前沿新技术,在集成电路等精密制造领域极具应用前景,而高精度位置跟踪控制是其亟待解决的关键科学问题和难点,为此,本项目提出研究宏动平面电机的高精度模型预测位置跟踪控制。研究基于传递矩阵法的宏动平面电机的机电磁多场耦合模型,揭示电机的机电磁多场耦合对被控量电磁推力的影响机理;研究宏动平面电机的线性时变参数模型与预测误差补偿理论,建立电机的鲁棒预测位置模型;探讨基于min-max优化控制理论的宏动平面电机模型预测位置跟踪控制方法,研究连续区间迭代优化Gauss伪谱策略,获取电机模型预测位置跟踪控制的快速优化求解算法;通过理论与实验系统地阐明宏动平面电机的设计参数、模型预测位置跟踪控制算法及其高精度位置跟踪控制性能的关联关系与规律。创立宏动平面电机高精度模型预测位置跟踪控制新理论与技术,为发展我国高端装备的精密工件台技术提供理论支撑。

结项摘要

宏动平面电机为光刻机精密工件台提供了前沿新技术,在集成电路等精密制造领域极具应用前景,而高精度位置跟踪控制是其亟待解决的关键科学问题和难点,为此,本项目提出研究宏动平面电机的高精度模型预测位置跟踪控制。研究了宏动平面电机的机电磁多场耦合模型,揭示了电机的机电磁多场耦合对被控量电磁推力的影响机理;研究了宏动平面电机的线性时变参数模型与预测误差补偿理论,建立了电机的鲁棒预测位置模型;探讨了基于min-max优化控制理论的宏动平面电机模型预测位置跟踪控制方法,研究了基于线性矩阵不等式和嵌套椭圆不变集的离线控制策略,获取了电机模型预测位置跟踪控制的快速优化求解算法;通过理论与实验系统地阐明了宏动平面电机的设计参数、模型预测位置跟踪控制算法及其高精度位置跟踪控制性能的关联关系与规律。输入硬约束下,研究的宏动平面电机模型预测位置跟踪控制系统在100mm行程轨迹跟踪的稳态位置误差为±16.70μm,输入硬约束和大干扰情况下,研究的宏动平面电机模型预测位置跟踪控制系统在100mm以内的行程下实现了±22.22μm的稳态位置跟踪误差,电机系统实现了微米级跟踪的大行程高精度运动。最终创立了宏动平面电机高精度模型预测位置跟踪控制新理论与技术,为发展我国高端装备的精密工件台技术提供了理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(4)
基于在线差分进化算法的平面开关磁阻电机约束预测位置控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄苏丹;刘付榕;曹广忠;陈龙;李玲珑;敬刚;刘岩
  • 通讯作者:
    刘岩
An Assistant-Mover-Based Position Estimation Method for Planar Switched Reluctance Motors
基于辅助动子的平面开关磁阻电机位置估计方法
  • DOI:
    10.1109/tie.2019.2945276
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Guang-Zhong Cao;Hong-Jin Hu;Su-Dan Huang;Jun-Di Sun;Jiangbiao He
  • 通讯作者:
    Jiangbiao He
Sensorless Control of Planar Switched Reluctance Motors Based on Voltage Injection Combined With Core-Loss Calculation
基于电压注入结合铁损计算的平面开关磁阻电机无传感器控制
  • DOI:
    10.1109/tie.2019.2946539
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Nan Chen;Guang-Zhong Cao;Su-Dan Huang;Jun-Di Sun
  • 通讯作者:
    Jun-Di Sun
Predictive Position Control of Long-Stroke Planar Motors for High-Precision Positioning Applications
用于高精度定位应用的长冲程平面电机的预测位置控制
  • DOI:
    10.1109/tie.2020.2984408
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Su-Dan Huang;Guang-Zhong Cao;Junqi Xu;Yukang Cui;Chao Wu;Jiangbiao He
  • 通讯作者:
    Jiangbiao He
Bipolar-Voltage-Injection-Based Position Estimation Method of Planar Switched Reluctance Motors Using Improved Flux Linkage Model
基于双极电压注入的改进磁链模型的平面开关磁阻电机位置估计方法
  • DOI:
    10.1109/tmag.2020.3019171
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jun-Di Sun;Guang-Zhong Cao;Su-Dan Huang;Jiangbiao He;Qing-Quan Qian
  • 通讯作者:
    Qing-Quan Qian

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其他文献

基于OBE理念的智能控制课程教学改革
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄苏丹;胡智勇;曹广忠;郭小勤;邱洪;敬刚
  • 通讯作者:
    敬刚
平面开关磁阻电动机的模态分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    曹广忠;黄苏丹;段吉安;李玲珑
  • 通讯作者:
    李玲珑
融合工程实践的现代控制理论课程教学改革
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    高教学刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄苏丹;胡智勇;曹广忠;郭小勤;邱洪;吴超
  • 通讯作者:
    吴超
三相全桥式开关磁阻电机转矩脉动抑制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微特电机
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨晓生;曹广忠;黄苏丹;吴超;符兴东
  • 通讯作者:
    符兴东
平面开关磁阻电机模型参考自适应位置控制
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  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄苏丹;汪济欢;段吉安;钱清泉
  • 通讯作者:
    钱清泉

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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