隨著芯片集成度的不斷提高、器件尺寸的不斷縮小，光刻技術和光刻設備、封裝設備、數控技術等發生著顯著的變化，對于光刻機來講，為了方便維護、裝機，降低維護時間、費用以及運行成本，需要模塊化的設計；對于高速高精工作臺，無論在設計、建模、控制方法等方面都需要****的性能；因此國內許多研究者都對涉及工作臺的相關技術展開了研究。目前在工業工作臺的伺服控制上，大多采用pid串聯濾波器，加上前饋進行控制，大多數情況下控制效果較好，但由于有些工作臺運動范圍大，不同位置帶來的模型變化較大，對性能與魯棒性均帶來了無法克服的缺點，在20世紀70年代開始研究滑模變結構控制，對干擾和模型不確定性有很大提高，隨著對滑�？刂萍夹g的不斷發展，近年來已經逐漸應用到精密伺服控制中。由于硅片單元或芯片規則分布，因此在光刻、封裝過程中，工作臺一般是按照一定路徑做掃描和步進運動，因此工作中會產生固定的周期性干擾，本文首先根據工作臺系統的設計特點，建立了系統的數學模型，對其著重研究了具有解耦的周期性干擾補償器的離散滑模變結構控制技術，有效地解決了精密系統伺服控制模型不確定性和干擾帶來的性能損失問題。

  本文描述的是一種超精密運動臺系統可用于微納電子制造與封裝設備、精密數控裝備等，精密運動臺三維結構，如圖1所示。

   

    工作臺系統一般是普通工作臺速度的4~5倍，性能要求很苛刻。超精工作臺一般采用宏微驅動，主要由一個長行程直線電機（粗動臺）、3個短行程電機（微動臺）、大理石基座和物料卡盤以及其氣浮系統等組成，其位置用激光干涉儀來測量。短行程電機具有3個獨立的線圈，線圈裝配在y向直線電機的動子驅動臂上，電機的磁極掩�？ūP的一部分；按洛侖茲馬達工作原理，靠氣足浮起的在大理石上的物料卡盤在電磁力作用下可作無機械接觸的運動。短行程電機的一個線圈沿x向工作，其他兩線圈沿y向工作，用于實現微動臺蓋，y和rz三個自由度的小范圍精確調整；長行程直線電機實現粗動臺r方向一個自由度的長行程運動；整個工作臺系統實現蓋，y和rz三個自由度的精密控制并實現y方向的長行程精密定位與高速運行。短行程電機的行程非常小(±1.5 mm)，但精度非常高(10 nm以內)；移動短行程裝配體的長行程電機具有大的行程(400 mm)，但其精度相對較低（μm級）。掩模卡盤和長行程動子之間的相對運動由差分傳感器（圖1中未示出）來檢測。在短行程電機的驅動力作用下，當物料卡盤運動時，差分傳感器檢測到其運動并觸發長行程直線電機運動。由于使用了差分傳感器和氣浮結構，使得微動臺和粗動臺之間除了電磁相互作用力外不存在其他耦合影響。短行程電機工作于激光干涉儀控制模式；長行程直線電機工作于差分傳感器控制模式，其跟隨物料卡盤或者說是短行程電機進行運動。這就是所謂的主從控制工作原理。在引線鍵合、掃描光刻機中，物料工作臺和對準工作臺協同運動以實現目標的曝光動作。為滿

足不同運動臺之間的同步運動和微電子制造中高質高產的要求，伺服工作臺系統均需具有非常精確的定位精度和較高的加速度要求。例如掩模臺系統的運行速度是硅片臺的4倍，能達到的物理極限指標和定位精度等參數，見表l。

   

    因此，有必要對這類微納精密平臺的動力學模型與控制器設計進行研究，井對系統進行仿真，研究其運動性能，為系統性能的優化設計提供指導。

    進行高速超精的物料臺運動系統的控制，首先需要處理的問題包括物理測量系統的變換、驅動系統的增益匹配或驅動解耦等，并建立系統的動力學模型；然后進行軌跡規劃，反饋控制設計、前饋補償，以及其他先進的補償、權函數選取等。使用