陈兴林，陈震宇

（哈尔滨工业大学控制科学与工程系，哈尔滨　150001）



基于分数阶PID及内模原理的长行程直线电机控制系统设计

陈兴林，陈震宇

（哈尔滨工业大学控制科学与工程系，哈尔滨150001）

摘要：为了对长行程直线电机进行精确伺服控制，提出了一种结合分数阶PID及内模控制原理的控制系统.以内模控制器作为电流环控制器、分数阶PID作为位置环控制器，在简化了控制器设计、降低调试难度的同时，保证了跟踪精度.最后，对长行程直线电机驱动的光刻机掩模台宏动台进行了仿真验证，验证了所提出的控制策略的有效性.

关键词：分数阶PID控制；内模控制；控制系统设计；直线电机；光刻机

长行程直线电机由于其驱动能力强、工作行程大的特点而被广泛应用于许多领域当中，其控制策略的研究也成为了一个研究热点[1-3].作为生产制造集成电路的最主要设备，光刻机是光、机、电一体化的尖端精密运动平台的代表，其中光刻机掩模台宏动部分在直线电机的驱动下实现承载硅片大行程运动，其精度要求需要达到微米级.为了达到要求精度，通常使用三环控制策略以在保证稳定性的同时能够提高系统的响应速度.但传统三环PID控制方法的控制精度无法达到要求，并且当电流环引入PID控制器后会提高电流环闭环等效模型阶次，从而造成速度环与位置环控制器参数设计困难的问题.

为了在降低控制系统设计难度的同时提高控制精度，本文提出了一种以内模控制器作为电流环控制器、分数阶PID控制器作为位置环控制器的控制策略，从而降低电流环闭环等效模型阶次、简化各环控制器设计；……