2015 Fiscal Year Annual Research Report
次世代半導体・液晶製造装置のための機構と制御の統合設計
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15J08488
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大西 亘 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 機構と制御の統合設計 / 不安定零点 / 時間軸反転 / マルチレートフィードフォワード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体・液晶製造装置では，ステージの大型化・高速化による生産性向上と，位置決め精度の高精度化が求められている。本年では1) 「センサ・アクチュエータ配置を考慮した機構と制御の統合設計」，2) 連続時間不安定零点を持つ制御対象への時間軸反転とマルチレートフィードフォワードを用いた軌道追従制御法，に取り組んだ。1) は位置・姿勢の計６自由度に位置決めをする必要があるステージに対する非干渉化制御法である。スループット向上のためのステージの高速化(高加速度化)により，並進運動(x)からピッチング運動(\theta_y)の軸間干渉が位置決め精度を低下させてしまう。そこで本研究では剛体モードに対して冗長なアクチュエータ・センサを搭載したステージを用いて研究を行った。このステージはx方向に複数のアクチュエータを搭載し，推力配分により仮想推力点の高さを変えることができる。そして，重心駆動法，回転中心駆動法，ハイブリッド駆動法を提案し，軸間干渉を抑圧した。また，詳細なモデル解析によりアクチュエータ位置，センサ位置と伝達関数の零点の関係が明らかになった。2)については，連続時間不安定零点の問題点としては，アンダーシュートを生じてしまい軌道追従制御が難しい点がある。制御対象を離散化すると，離散化零点と真性零点が生じる。不安定な離散化零点については，本研究グループの従来研究により解決された。そこで本年に提案した手法では，離散化零点をマルチレートフィードフォワードで，真性零点を時間軸反転を用いることで別々に補償する手法を提案した。この研究は不安定零点を持っている制御対象，例えばHDD，モータやコンバータ，ロボットなどに適用可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要の1) に述べた内容は，アクチュエータ・センサの位置を変えられるか，または冗長にある対象に対して，機構と制御の統合設計により零点配置を最適化する研究である。この点については順調に研究が進展した。2) については，零点配置を変更できない制御対象が不安定零点を持っている場合への対処法である。これは当初計画にない研究の方向性であり，1)の研究の双対の位置づけである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，まず2) の手法について，現在は負の無限時間の制御入力を印加する必要がある。今後は，これを有限時間で最小誤差で追従させるような手法を提案したい。また，2) については非最小位相系に分類されるシステムである。そこで今後は非最小位相系のシステムの一つである，遅延があるシステムについての研究を深めたい。
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