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Nominal and Robust Feedforward Design With Time Domain Constraints Applied to a Wafer Stage / De Gelder, Edgar in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N° 2 (Juin 2006)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 2 (Juin 2006) . - 204-215 p. Titre : Nominal and Robust Feedforward Design With Time Domain Constraints Applied to a Wafer Stage : Conception Nominale et une Vers l'Avant Etape de Gaufrette de à de DES Contraintes de Domaine de Temps Appliquée d'avec de Robuste de Feed Titre original : Conception Nominale et Robuste de Feedforward avec des Contraintes de Domaine de Temps Appliquée à une Etape de Gaufrette Type de document : texte imprimé Auteurs : De Gelder, Edgar, Auteur ; Van Del Wal, Marc, Auteur ; Schrer, Carsten ; Hol, Camile ; Bosgra, Okko Article en page(s) : 204-215 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Contrôleur  d'alimentation  Système  servo  électromécanique  Stabilisation  Programmation  linéaire  Signal  de  commande Résumé : A new method is proposed to design a feedforward controller for electromechanical servo systems. The settling time is minimized by iteratively solving a linear programming problem. A bound on the amplitude of the feedforward control signal can be imposed and the McMillan degree of the controller can be fixed a priori. We choose Laguerre basis functions for the feedforward filter. Since finding the optimal pole location is very difficult, we present a computationally cheap method to determine the pole location that works well in practice. Furthermore, we show how the method can account for plant and/or reference signal uncertainty. Uncertainty in servo systems can usually be modeled by additive norm-bounded dynamic uncertainty. We will show that, because the feedforward controller is designed for a finite-time interval, we can replace the dynamic uncertainty set by a parametric one. This allows us to design a robust feedforward controller by solving an LMI problem, under the assumption that the transfer functions of the plant, sensitivity, and process sensitivity depend affinely on the uncertainty. If the uncertainty set is a finite set, which is usually the case for uncertainty in the reference profiles, the feedforward design problem reduces to a linear program. These classes of uncertainty sets are well suited to describe variations in the plant and in the reference profile of a wafer stage, which is important for the practical application of the filter. Experimental results for a wafer stage demonstrate the performance improvement compared to a standard inertia feedforward filter. On propose une nouvelle méthode pour concevoir un contrôleur d'alimentation en avant pour les systèmes servo électromécaniques. Le temps de stabilisation est réduit au minimum en résolvant itérativement un problème de programmation linéaire. Une limite sur l'amplitude du signal de commande de feedforward peut être imposée et le degré de McMillan du contrôleur peut être fixé a priori. Nous choisissons des fonctions de base de Laguerre pour le filtre vers l'avant d'alimentation. Depuis la conclusion l'endroit optimal de poteau est très difficile, nous présentent une méthode informatique bon marché pour déterminer l'endroit de poteau qui fonctionne bien dans la pratique. En outre, nous montrons comment la méthode peut expliquer l'usine et/ou l'incertitude de signal de référence. L'incertitude dans les systèmes servo peut habituellement être modelée par l'incertitude dynamique liée par norme additive. Nous prouverons que, parce que le contrôleur vers l'avant d'alimentation est conçu pour un intervalle fini de temps, nous pouvons remplacer l'incertitude dynamique réglée par paramétrique. Ceci nous permet de concevoir un contrôleur vers l'avant d'alimentation robuste en résolvant un problème de LMI, dans la prétention que les fonctions de transfert de l'usine, de la sensibilité, et de la sensibilité de processus dépendent affinely de l'incertitude. Si l'ensemble d'incertitude est un ensemble fini, qui est habituellement le point de droit pour l'incertitude dans les profils de référence, le problème vers l'avant de conception d'alimentation réduit à un programme linéaire. Ces classes des ensembles d'incertitude sont bien convenues pour décrire des variations à l'usine et dans le profil de référence d'une étape de gaufrette, qui est importante pour l'application pratique du filtre. Les résultats expérimentaux pour une étape de gaufrette démontrent l'amélioration d'exécution comparée à une alimentation standard d'inertie filtrent en avant. [article] Nominal and Robust Feedforward Design With Time Domain Constraints Applied to a Wafer Stage = Conception Nominale et Robuste de Feedforward avec des Contraintes de Domaine de Temps Appliquée à une Etape de Gaufrette : Conception Nominale et une Vers l'Avant Etape de Gaufrette de à de DES Contraintes de Domaine de Temps Appliquée d'avec de Robuste de Feed [texte imprimé] / De Gelder, Edgar, Auteur ; Van Del Wal, Marc, Auteur ; Schrer, Carsten ; Hol, Camile ; Bosgra, Okko . - 204-215 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 2 (Juin 2006) . - 204-215 p. Mots-clés : Contrôleur  d'alimentation  Système  servo  électromécanique  Stabilisation  Programmation  linéaire  Signal  de  commande Résumé : A new method is proposed to design a feedforward controller for electromechanical servo systems. The settling time is minimized by iteratively solving a linear programming problem. A bound on the amplitude of the feedforward control signal can be imposed and the McMillan degree of the controller can be fixed a priori. We choose Laguerre basis functions for the feedforward filter. Since finding the optimal pole location is very difficult, we present a computationally cheap method to determine the pole location that works well in practice. Furthermore, we show how the method can account for plant and/or reference signal uncertainty. Uncertainty in servo systems can usually be modeled by additive norm-bounded dynamic uncertainty. We will show that, because the feedforward controller is designed for a finite-time interval, we can replace the dynamic uncertainty set by a parametric one. This allows us to design a robust feedforward controller by solving an LMI problem, under the assumption that the transfer functions of the plant, sensitivity, and process sensitivity depend affinely on the uncertainty. If the uncertainty set is a finite set, which is usually the case for uncertainty in the reference profiles, the feedforward design problem reduces to a linear program. These classes of uncertainty sets are well suited to describe variations in the plant and in the reference profile of a wafer stage, which is important for the practical application of the filter. Experimental results for a wafer stage demonstrate the performance improvement compared to a standard inertia feedforward filter. On propose une nouvelle méthode pour concevoir un contrôleur d'alimentation en avant pour les systèmes servo électromécaniques. Le temps de stabilisation est réduit au minimum en résolvant itérativement un problème de programmation linéaire. Une limite sur l'amplitude du signal de commande de feedforward peut être imposée et le degré de McMillan du contrôleur peut être fixé a priori. Nous choisissons des fonctions de base de Laguerre pour le filtre vers l'avant d'alimentation. Depuis la conclusion l'endroit optimal de poteau est très difficile, nous présentent une méthode informatique bon marché pour déterminer l'endroit de poteau qui fonctionne bien dans la pratique. En outre, nous montrons comment la méthode peut expliquer l'usine et/ou l'incertitude de signal de référence. L'incertitude dans les systèmes servo peut habituellement être modelée par l'incertitude dynamique liée par norme additive. Nous prouverons que, parce que le contrôleur vers l'avant d'alimentation est conçu pour un intervalle fini de temps, nous pouvons remplacer l'incertitude dynamique réglée par paramétrique. Ceci nous permet de concevoir un contrôleur vers l'avant d'alimentation robuste en résolvant un problème de LMI, dans la prétention que les fonctions de transfert de l'usine, de la sensibilité, et de la sensibilité de processus dépendent affinely de l'incertitude. Si l'ensemble d'incertitude est un ensemble fini, qui est habituellement le point de droit pour l'incertitude dans les profils de référence, le problème vers l'avant de conception d'alimentation réduit à un programme linéaire. Ces classes des ensembles d'incertitude sont bien convenues pour décrire des variations à l'usine et dans le profil de référence d'une étape de gaufrette, qui est importante pour l'application pratique du filtre. Les résultats expérimentaux pour une étape de gaufrette démontrent l'amélioration d'exécution comparée à une alimentation standard d'inertie filtrent en avant.