集成电路制造装备中的高速高精度驱动定位控制技术研究

本项目以电子制造业中高速高精度精密定位平台为应用背景，以集成电路制造装备中的基于智能材料的高精度传感器、驱动器为研究对象，实现高速高精度控制理论及方法研究，并将所提出的建模与控制策略应用到高精度集成电路制造装备中的高精度微位移定位机构中，提高平台的控制精度，从而促进电子组装业中的微定位技术达到国际先进水平。本合作项目的主要内容如下：1）基于多种表征回滞特性的模型，根据实际测量获得多种智能材料驱动器的运动回滞特性曲线，进行快速运动情况下的回滞非线性的补偿控制；2）在对智能驱动器特性精确建模的基础上，结合集成电路制造装备的系统特点，实现便于实时应用控制器的设计，并将提出的控制算法应用在智能驱动器的定位控制中，并修正控制器参数，提高控制精度；3）在自主表面贴装装备的生产线研发平台上，将各种算法嵌入到软件系统开展实验研究工作，在通过稳定性和可靠性等实验后再具体应用于目前国际主流元器件的表面贴装生产

本项目以电子制造业中高速高精度精密定位平台为应用背景，以集成电路制造装备中的基于智能材料的高精度传感器、驱动器为研究对象，实现高速高精度控制理论及方法研究，并将所提出的建模与控制策略应用到高精度集成电路制造装备中的高精度微位移定位机构中，提高平台的控制精度，从而促进电子组装业中的微定位技术达到国际先进水平。. 在项目开展期间，结合课题研究目标及研究任务，重点开展了以下几个方面的研究工作。1）结合封装设备的具体需求，重点研究了压电陶瓷驱动器、超磁致伸缩驱动器及形状记忆合金等智能材料驱动器的工作特性。以实测输入电压及电流及输出特性（位移及输出），通过测试不同输入特性频率变化及应力变化条件，研究各种智能材料驱动器的输出特性，建立全面数据信息。在得大量实验数据的基础上，分析智能材料驱动器中的回滞类型特点。在考虑多种因素的基础上，建立能够精确描述回滞特性的回滞模型及其逆模型构造。2）在实现对智能材料驱动器中的回滞特性精确建模的基础上，理论上重点研究带有回滞特性驱动的复杂非线性系统鲁棒自适应控制算法设计。结合实际应用需要，设计了多种控制设计框架，结合实际应用平台需求，完成有效抑制回滞非线性特性的控制算法设计。3）通过系统模型及控制算法仿真，考虑摩擦等非线性因素的影响，使系统模型尽可能精确，获得控制实验参数，再利用压电陶瓷作为微位移传感器，建立了封装设备过程基于及定位机构的回滞特性动力。在自主SMT 生产线研发平台上，将各种算法嵌入到软件系统开展实验研究工作，经过调试仿真，说明控制策略的有效性。