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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

研究課題

研究課題/領域番号 15J08488
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 制御・システム工学
研究機関東京大学

研究代表者

大西 亘  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード非最小位相系 / 不安定零点 / 遅延 / 精密位置決め / 軌道追従制御法 / 軌道最適化 / マルチレートフィードフォワード / 連続時間不安定零点 / Preactuation / 機構と制御の統合設計 / 時間軸反転
研究実績の概要

半導体や液晶製造に用いられる精密位置決めステージには,「高速駆動」,「高精度駆動」,「ステージの大型化」,という相矛盾した要求がなされている。それを達成するためには,高性能なフィードフォワード制御器と,高帯域なフィードバック制御器が必要である。しかしながら,制御対象が連続時間不安定零点や遅延のある「非最小位相系」であると,それらを達成するのが難しいという課題がある。昨年度は,連続時間不安定零点がある制御対象への,時間軸反転による状態変数軌道生成およびマルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従制御法を提案し,実験検証をした。本年は昨年度の知見を活かし,1) 有限時間Preactuationによる制約を考慮した正時間の完全追従制御法, 2) モード正準系を用いた数値的に強いマルチレートフィードフォワード制御法の提案,を行った。さらに,「非最小位相系」のもうひとつの原因である遅延に対し,特に空気圧アクチュエータを取り上げ,3) 空気圧アクチュエータの遅延補償による圧力制御の高帯域化,4) 空気圧アクチュエータの波動方程式を用いたモデル化と共振相殺,に取り組んだ。半導体や液晶製造装置のステージはスループット向上のため大型化している。そのため,それを駆動するリニアモータも大型化・大質量化し,さらに発熱が問題となっている。そこで,粗動ステージのリニアモータを軽量・安価・低発熱な空圧アクチュエータに置き換えることができれば,そのボトルネックが解消される。そこで,提案した遅延補償と共振相殺法により,優れた制御性能を達成できることが実験的に示された。以上をふまえて,機構のもたらす制約により,制御が難しいとされている非最小位相系に対しフィードフォワード制御・フィードバック制御の両面からアプローチをし,高速高精度位置決めが達成できたと結論づけ,博士論文として成果をまとめた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件)

  • [国際共同研究] NIKON RESEARCH CORPORATION OF AMERICA(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] NIKON RESEARCH CORPORATION OF AMERICA(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Acoustic Wave Equation Based Modeling and Collocated Side Vibration Cancellation for Pneumatic Cylinder2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Pai-Hsueh Yang, Ping-Wei Chang, Bausan Yuan, Koichi Sakata, Atsushi Hara
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 7 号: 2 ページ: 109-116

    • DOI

      10.1541/ieejjia.7.109

    • NAID

      130006407842

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 時間軸反転による状態変数軌道生成とマルチレートフィードフォワードを用いた完全追従制御法2017

    • 著者名/発表者名
      大西亘, 藤本博志
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 137 号: 6 ページ: 469-477

    • DOI

      10.1541/ieejias.137.469

    • NAID

      130005688025

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 精密サーボ技術のための軌道追従制御理論2017

    • 著者名/発表者名
      藤本博志, 大西亘
    • 雑誌名

      電気学会誌

      巻: 137 号: 1 ページ: 11-14

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.137.11

    • NAID

      130005180742

    • ISSN
      1340-5551, 1881-4190
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Decoupling Control Method for High-Precision Stages using Multiple Actuators considering the Misalignment among the Actuation Point, Center of Gravity, and Center of Rotation2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Koichi Sakata, Kazuhiro Suzuki, Kazuaki Saiki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 5 号: 2 ページ: 141-147

    • DOI

      10.1541/ieejjia.5.141

    • NAID

      130005133141

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Perfect Tracking Control of Dual-Input Dual-Output System for High-Precision Stage in Translation and Pitching Motion2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Mae, Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Yoichi Hori
    • 学会等名
      The 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preactuated multirate feedforward for a high-precision stage with continuous time unstable zeros2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Thomas Beauduin, Hiroshi Fujimoto
    • 学会等名
      The 20th World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Moving Coil Type Wireless Linear Motor based on Magnetic Resonance Coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Yuma Yazaki, Takurou Nishimura, Wataru Ohnishi, Takehiro Imura, Hiroshi Fujimoto
    • 学会等名
      43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モード正準形を用いたマルチレートフィードフォワード制御法の基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      大西亘, 藤本博志
    • 学会等名
      平成29年メカトロニクス制御研究会/精密サーボシステムと制御技術
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Wave Equation Based Modeling and Vibration Cancellation for Pneumatic Cylinder2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Pai-Hsueh Yang, Ping-Wei Chang, Bausan Yuan, Koichi Sakata, Atsushi Hara
    • 学会等名
      The 3rd IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 発表場所
      Nagaoka University of Technology, Nagaoka, Niigata, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoupling Control by the Center of Rotation and Gravity Hybrid-Driven Method for High-Precision Scan Stage with Multiple Actuators2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi
    • 学会等名
      The 14th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand
    • 年月日
      2016-04-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracking control method for plant with continuous time unstable zeros: Finite preactuation method based on state variable reference regeneration by redundant polynomial2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto
    • 学会等名
      55th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Las Vegas, NV, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trajectory Tracking Control for Pneumatic Actuated Scan Stage with Time Delay Compensation2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Koichi Sakata, Atsushi Hara, Kazuaki Saiki
    • 学会等名
      42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 発表場所
      Firenze, Italy
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multirate Feedforward Control with State Variable Reference Generation based on Time Axis Reversal for Plant with Continuous Time Unstable Zeros2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 発表場所
      Banff, Alberta, Canada
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoupling Control by the Center of Rotation and Gravity Hybrid-Driven Method for High-Precision Scan Stage with Multiple Actuators2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi, Hiroshi Fujimoto, Koichi Sakata, Kazuhiro Suzuki, Kazuaki Saiki
    • 学会等名
      The 14th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 連続時間不安定零点を持つ制御対象への軌道追従制御法―冗長次数多項式軌道による最適有限Preactuation 法―2016

    • 著者名/発表者名
      大西亘, 藤本博志
    • 学会等名
      平成28年メカトロニクス制御研究会/精密サーボシステムと制御技術
    • 発表場所
      東京 電気学会 会議室
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁界共振結合を用いたMoving Coil型ワイヤレスリニアモータの基礎検討2016

    • 著者名/発表者名
      西村拓朗, 矢崎雄馬, 大西亘, 佐藤基, 居村岳広, 藤本博志, 堀洋一
    • 学会等名
      平成28年メカトロニクス制御研究会/精密サーボシステムと制御技術
    • 発表場所
      東京 電気学会 会議室
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マルチレートフィードフォワードに基づく精密サーボのための軌道追従制御理論の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      藤本博志, 大西亘
    • 学会等名
      平成28年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      群馬 群馬大学荒巻キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 連続時間不安定零点を持つ制御対象への軌道追従制御法 ―時間軸反転とマルチレートフィードフォワードによる安定逆系の設計―2015

    • 著者名/発表者名
      大西亘
    • 学会等名
      平成27年メカトロニクス制御研究会/モーションコントロール
    • 発表場所
      東京,芝浦工業大学 芝浦キャンパス
    • 年月日
      2015-12-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 複数アクチュエータの回転中心・重心点ハイブリッド駆動法による超精密ステージの非干渉化制御2015

    • 著者名/発表者名
      大西亘
    • 学会等名
      平成27年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      大分,大分大学旦野原キャンパス
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Integrated Design of Mechanism and Control for High-Precision Stages by the Interaction Index in the Direct Nyquist Array Method2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ohnishi
    • 学会等名
      2015 American Control Conference
    • 発表場所
      Chicago, America
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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