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[发明专利]基于频率选择的精密运动平台运动轨迹规划系统及方法-CN202310860403.2在审
发明人：董岳;李理;刘杨;宋法质;张凯 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-13 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： G05B19/408 文献下载
摘要：基于频率选择的精密运动平台运动轨迹规划系统及方法，属于精密运动平台技术领域。轨迹生成器输出参考S曲线；参考S曲线经柔性系统获得系统输出，柔性系统的共振频率以及系统输出的残余振荡信息共同提供给轨迹生成器以修正参考S曲线。方法如下：确定参考S曲线的阶次；设计含参S型运动轨迹并获得轨迹含参零点；确定S型运动轨迹的参数；判定参数是否合理；判定残余振荡是否满足要求，确定运动轨迹设计标准。本发明解决了传统精密运动平台运动轨迹规划参数设计仅着眼于运动轨迹的几何光顺忽略了被控对象的柔性特性的问题，且不需要添加额外的减震装置，减少了整体重量，降低了经济成本。
基于频率选择精密运动平台轨迹规划系统方法

[发明专利]多轴运动台高速精密控制装置及方法-CN202310698169.8有效
发明人：刘杨;崔宁;宋法质;董岳;李理;谭久彬 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-06-13 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： G05B19/414 文献下载
摘要：多轴运动台高速精密控制装置及方法，涉及多轴运动台高速精密控制领域，是为了解决现有光刻机多轴运动台的控制精度和速度不足，以及不同板卡之间通信相互干扰的问题。本发明提供的多轴运动台高速精密控制装置及方法，通过以太网进行数据交互和参数设置，通过VME总线进行命令处理，通过SRIO总线进行数据处理，将控制命令和数据处理进行分开操作，使得控制协议简单并实现逻辑设计简化，有效的避免采用统一的VME总线处理命令和数据所带来的复杂程序设计工作。SRIO总线相比于传统的VME总线，此外，多核的处理器保证了一核多轴的控制，避免了多板卡之间通信时相互干扰。本发明适用于多轴运动台的高速精密控制。
运动高速精密控制装置方法

[发明专利]超精密光刻装备六自由度分散式复合控制系统及控制方法-CN202310825107.9在审
发明人： 宋法质;刘杨;陈帅奇;崔宁;谭久彬 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-06 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G03F7/20 文献下载
摘要：超精密光刻装备六自由度分散式复合控制系统及控制方法，涉及超精密光刻装备控制系统及方法。控制系统包括运动轨迹生成部分、反馈控制部分、前馈控制部分、解耦控制部分、六自由度运动台与位置测量部分，解耦控制部分包括静态解耦部分和动态解耦部分，静态解耦部分由增益规划矩阵、增益平衡矩阵和科氏力补偿矢量组成，动态解耦部分由动态解耦矩阵构成。反馈与前馈控制器设计简单，通过静动态结合的方式减少各自由度之间的串扰影响，提高控制精度。
精密光刻装备自由度分散复合控制系统控制方法

[发明专利]一种纳米精度运动台学习控制系统及方法-CN202310751744.6在审
发明人： 宋法质;刘杨;董岳;孙鹏宇;张晨;谭久彬 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-06-25 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种纳米精度运动台学习控制系统及方法，涉及一种运动台控制系统及方法。闭环反馈部分包括运动轨迹生成器、反馈控制器、运动台及傅里叶变换器一，前馈部分包括傅里叶变换器二、学习控制器、迭代后移算子及傅里叶逆变换器。迭代实验次数j赋初值为j＝1，第j次频域前馈信号赋初值为0；运行系统采集频域误差信号和频域位置测量信号；更新第j+1次频域前馈信号；迭代实验次数j值加1，跳转至步骤二。能够有效抑制外部噪声和扰动的影响，提高收敛性能，而且计算量较少，学习增益确定简单，鲁棒性强，便于工程应用。
一种纳米精度运动学习控制系统方法

[发明专利]一种精密运动平台运动轨迹规划系统及其参数整定方法-CN202310860404.7在审
发明人：董岳;宋硕;宋法质;李理 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-13 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G05B19/408 文献下载
摘要：一种精密运动平台运动轨迹规划系统及其参数整定方法，属于精密运动平台技术领域。轨迹生成器的输出为参考轨迹，参考轨迹经柔性系统获得系统输出，且柔性系统的共振频率、阻尼系数及系统输出的残余振荡的信息共同提供给轨迹生成器以修正参考轨迹。方法如下：建立非对称S曲线；获得柔性系统的极点；获得运动轨迹的零点，并建立零残余振动约束下的复频域方程组；求残余振动为零时的参数值；选择最优的参数值。本发明解决了传统精密运动平台运动轨迹规划大多采用恒加、减速的方式，运动轨迹容易激励柔性结构振动模态造成残余振动甚至物理损伤的问题，同时解决了传统柔性结构残余振动抑制需添加额外的减震装置，重量增加和经济成本较高的问题。
一种精密运动平台轨迹规划系统及其参数方法

[发明专利]精密运动平台点位运动鲁棒轨迹规划系统及其规划方法-CN202310860402.8在审
发明人：董岳;万雨;宋法质;李理 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-13 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G05B19/408 文献下载
摘要：精密运动平台点位运动鲁棒轨迹规划系统及其规划方法，属于精密运动平台技术领域。轨迹生成器输出参考S曲线；参考S曲线经柔性系统获得系统输出，柔性系统的共振频率以及系统输出的残余振荡信息共同提供给轨迹生成器以修正参考S曲线。方法如下：设计对称S型运动轨迹，设计S型运动轨迹参数；修整轨迹增强运动轨迹对模型摄动鲁棒性；判定S型运动轨迹设计是否合理；将获得的非对称S曲线输入柔性系统，获得系统输出；按照系统需求判定残余振荡是否满足要求。本发明解决了传统精密运动平台点位运动轨迹规划方法仅关注运动轨迹的几何光顺未考虑被控对象柔性特性的问题，同时解决了传统点位运动轨迹规划方法加减速对称规划增加运动耗时的问题。
精密运动平台轨迹规划系统及其规划方法

[发明专利]一种基于事件触发的指定时间高精度控制方法-CN202310216700.3有效
发明人：张凯;李美霖;刘杨;宋法质;胡志坚 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-03-08 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G05B19/042 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于事件触发的指定时间高精度控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：设计基于参量Lyapunov方程的指定时间高精度控制器；步骤2：设计基于参量Lyapunov方程的事件触发机制去决定控制器的更新时间ti；步骤3：根据步骤2中设计的事件触发机制，计算得到最小触发时间间隔的表达式。该方法不仅可以在任意的指定时间实现系统的高精度控制目标，而且减少了系统执行器的更新次数，使得系统的执行器损耗极大的减少，具有重要的工程应用价值。
一种基于事件触发指定时间高精度控制方法

[发明专利]一种精密运动台质量-阻尼-刚度特性软测量系统及方法-CN202310683232.0在审
发明人： 宋法质;吴锡鹏;刘杨;张凯;刘凯鑫;谭久彬 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-06-09 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G01M13/00 文献下载
摘要：一种精密运动台质量‑阻尼‑刚度特性软测量系统及方法，涉及一种精密运动台测量系统及方法。步骤一：初始化，设计参考位置信号和反馈控制器；步骤二：采用数据驱动的方法对质量‑阻尼‑刚度特性参数进行软测量；步骤三：进行第j次迭代实验，采集精密运动台的位置输出信号和控制误差信号；步骤四：若迭代次数j3，j值加1，转至步骤二，若迭代次数j≥3，当控制误差信号满足精度要求或者迭代次数达j到了最大允许值，则停止迭代实验，否则j值加1，转至步骤二。仅采用系统输入输出数据来实现质量‑阻尼‑刚度特性参数的软测量，同时实现精密运动台控制性能的提升，算法实现简单，收敛速度较快，更加适用于实际工程应用。
一种精密运动质量阻尼刚度特性测量系统方法

[发明专利]一种面向超精密运动系统的频响辨识方法-CN202310170473.5有效
发明人：刘杨;张晨;宋法质 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-02-27 - 公布日： 2023-07-18 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：一种面向超精密运动系统的频响辨识方法，属于超精密运动辨识领域。方法是：利用轨迹生成器，生成运动台的期望运动轨迹；利用激励信号生成器，生成激励信号；激励信号与运动台闭环系统的反馈控制器的输出相加所得结果作为运动台的输入，运动台的闭环系统根据运动台的期望运动轨迹减去运动台的实际运动轨迹，得到运动台的伺服误差，伺服误差信号经过反馈控制器得到反馈控制器的输出；频响估计器的输入为运动台的输入与运动台的输出，输出为频响估计器计算所得频响，离散傅里叶变换器对收集的运动台的输入信号与运动台的输出信号分别进行离散傅里叶变换；利用频响估计器进行频响辨识。本发明用于超精密运动系统的频响辨识。
一种面向精密运动系统辨识方法

[发明专利]一种宏微冗余驱动运动台协同控制系统及方法-CN202211678533.6在审
发明人： 宋法质;孙鹏宇;刘杨;陈帅奇 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-12-26 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种宏微冗余驱动运动台协同控制系统及方法，涉及一种控制系统及方法。轨迹生成器R生成期望运动轨迹r1(k)和r2(k)，耦合系统包括耦合信号d12(s)和d21(s)，协同迭代控制系统输入同步误差信号，输出迭代控制信号，微动运动台伺服误差e2(k)经过反馈控制器C2(s)，再加上前馈控制器A2(s)的信号输入到微动台模型，输出实际运动轨迹y2(k)，宏动运动台伺服误差e1(k)加上迭代控制信号经过反馈控制器C1(s)，再加上前馈控制器A1(s)的信号输入到宏动台模型，输出实际运动轨迹y1(k)。进行多通道方法学习有效提高学习频率，扩展学习带宽，提高迭代同步精度。
一种冗余驱动运动协同控制系统方法

[发明专利]基于模型预测的纳米级精密运动台前馈控制方法-CN202211624302.7有效
发明人：刘杨;陈帅奇;宋法质;崔宁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-12-16 - 公布日： 2023-06-02 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于模型预测的纳米级精密运动台前馈控制方法，所述方法包括系统扫频数据获取、系统模型辨识、虚拟系统构建以及模型预测前馈四部分。本发明通过设计虚拟系统，采用虚拟状态反馈的模型预测方法对系统进行精准前馈控制量补偿，既可以发挥模型预测控制强大的轨迹跟踪能力，又能利用虚拟系统屏蔽外界扰动的影响，保证前馈补偿输入的准确性。此外，使用系统虚拟系统避免了复杂的状态观测器设计问题，降低了前馈控制器设计难度，提高了纳米级精密运动台的估计跟踪性能。
基于模型预测纳米精密运动台前控制方法

[发明专利]一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法-CN202211651456.5有效
发明人： 宋法质;刘杨;刘凯鑫 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-12-21 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法，涉及一种精密运动台解耦控制方法。定义动态解耦控制器并且元素参数化为FIR滤波器形式，将名义解耦控制方法作用到实际系统测量实际位置信号和名义解耦控制器的输出，计算得到虚拟控制量，通过优化指标函数得到动态解耦控制器的待优化系数的估计值，从而实现动态解耦控制。可以有效实现中高频段的解耦，提高解耦精度，并且简化了算法流程，易于工程实现。
一种自由度精密运动动态控制方法

[发明专利]一种基于数据驱动的精密运动台静态解耦矩阵校正方法-CN202210927833.7有效
发明人：刘杨;宋法质;刘凯鑫 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-08-03 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： G05B19/408 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于数据驱动的精密运动台静态解耦矩阵校正方法，所述方法包括如下步骤：一：基于机械设计参数得到初始静态解耦矩阵；二：由轨迹生成器生成精密运动台各自由度运动的参考信号；三：针对精密运动台各自由度的名义模型，设计各自由度的控制器；四：将参考信号，控制器，初始静态解耦矩阵K作用到精密运动台；五：测量精密运动台的实际位置信号，当前施加到执行器的控制量；六：将测量数据通过滤波器，得到虚拟参考输入信号；七：将虚拟参考输入信号与精密运动台的实际位置信号作差，得到虚拟误差信号；八：最小化目标函数，得到静态解耦矩阵最优估计结果。该方法提高了参数精度，简化了校正过程，减少了时间花费。
一种基于数据驱动精密运动静态矩阵校正方法

[发明专利]一种变学习步长的梯度迭代前馈整定方法-CN202111450094.9在审
发明人： 宋法质;陈思文;刘杨 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-11-30 - 公布日： 2022-03-08 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种变学习步长的梯度迭代前馈整定方法，涉及一种超精密运动台的前馈整定方法。生成参考轨迹并规定最大迭代次数和预期性能指标；确定参数化前馈基函数，并进行QR分解得到正交投影矩阵；初始化，令j＝0，θj＝0；进行第j次迭代实验，得到第j次迭代实验的位置误差；通过基于投影的数据驱动方法估计更新前馈参数θj；判断是否收敛，若是则停止迭代，若否则令j＝j+1再返回步骤四。引入了数据投影与变增益的方法，降低实验数据量的要求并且适应性更强，满足前馈参数的快收敛、强鲁棒性以及高精度的要求。
一种学习步长梯度迭代前馈整定方法

[发明专利]一种动线圈式自驱动磁浮导轨装置及其控制方法-CN202110865440.3有效
发明人：刘杨;缪骞;宋法质 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-07-29 - 公布日： 2022-02-08 - 主分类号： F16C32/04 文献下载
摘要：一种动线圈式自驱动磁浮导轨装置及其控制方法，属于高端装备技术领域。四个导套支撑框架组合构成方形套，四个导套支撑框架的里侧面的中心处分别封装有E型组件，线圈绕组封装在位于上方的导套支撑框架的里侧面上，并位于E型组件的一侧；四个I型电磁铁分别封装在导轴支撑框架的上下左右四个侧面上，四个I型电磁铁与四个E型组件一一相对布置，永磁体封装在导轴支撑框架的上侧，永磁体与线圈绕组相对布置；双极电磁铁为E型，两个霍尔元件安装于双极电磁铁两级极面的中心处，感应线圈缠绕在双极电磁铁两级表面，初级线圈缠绕在双极电磁铁两级的感应线圈表面，电涡流传感器安装于双极电磁铁的中间齿的中心处。本发明用于超精密系统中。
一种线圈驱动导轨装置及其控制方法

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