JPS5892010A - 位置制御方式 - Google Patents
位置制御方式Info
- Publication number
- JPS5892010A JPS5892010A JP18933281A JP18933281A JPS5892010A JP S5892010 A JPS5892010 A JP S5892010A JP 18933281 A JP18933281 A JP 18933281A JP 18933281 A JP18933281 A JP 18933281A JP S5892010 A JPS5892010 A JP S5892010A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- integrator
- switch
- control system
- position control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比例型操作ｌ！素を用い、制御対象の位置を
精密に閉ループ制御する位置制御方式に関し、さらに具
体的には、半導体製造工程におけるリソグラフィー装置
等において用いられる電歪素子を用いて０．１μｍ以上
の精度で位置決めを行なう微動装置の駆動制御方式に関
する。
精密に閉ループ制御する位置制御方式に関し、さらに具
体的には、半導体製造工程におけるリソグラフィー装置
等において用いられる電歪素子を用いて０．１μｍ以上
の精度で位置決めを行なう微動装置の駆動制御方式に関
する。
半導体製造工程における回路パターンの焼付は装置など
では０．１μｍ以上のｎ度でクエハ等の試料を精密に目
標とする位置に位置決め制御する技術が必要であシ、従
来は、友とえば、モータとネジ送シ機構とによって駆動
される粗動台と、電歪素子等によって数μｍ以下の微動
を行なう微動台を組合わせて実現している。上述の微動
台の駆動源としては、駆動電界に比例して伸縮する電歪
素子のほか、駆動電流に比例して変位する力っ９合い証
電磁力アクテユエータ等が用いられる。これらの駆動要
素を用いて閉ループ位置制御をする場合の従来構成例を
第１図を用いて説明する。電歪素子１の出力変位Ｘｏは
位置検出器２によシ変位信号Ｖｏ として検出され、目
標位置信号Ｖ１との差が演算される。もし１両者に差が
生じていれば、その誤差信号は適当な増幅率を有する比
例増幅器３で増幅され九後、駆動回路４１に介して電歪
素子１を上述の誤差が小となる方向に変位させる。この
制御方式は比例鳳であり、定常偏差、すなわち位置決め
誤差を生ずるため、ｆ＃密な位置決めが会費とされる場
合には積分器５を付加し比例積分製制御とする方式がと
られる。上述のように積分系を付加することによシ位置
決め精度は向上するものの、逆に、積分器の位相おくれ
のため応答がおそくな９１位置決めに長い時間を要する
ようになる。すなわち、第２図（Ｊｌ）に示すように目
標値■１が時刻Ｔ・でステップ状に変化した場合１位置
偏差に比例した信号Ｐ・は同図（ｂ）のごとく比的増幅
＊ａの飽和出力レベル１．０に達し、積分器５の出力Ｉ
ｓ ％同図（Ｃ）のごとく飽和レベル１．０にまで積分
される。電歪素子１が上述の両信号の和で駆動され目標
値に達するが、積分出力Ｉｏは変位信号Ｖｏが時刻Ｔ、
において目標値を通シ過ぎてからようやく飽和レベル１
．０より減少を始めるため出力変位Ｖｏは目標値をはる
かに行き過ぎてから目標値に再び向い、結局振動的に目
標値に収束して行く、上述したように積分器５をループ
内に含むと目標値が急変した場合には積分器５が一度飽
和レベルにまで達してしまい、振動整定に時間を要する
ことが従来の比的積分制御系の欠点でろう次。
では０．１μｍ以上のｎ度でクエハ等の試料を精密に目
標とする位置に位置決め制御する技術が必要であシ、従
来は、友とえば、モータとネジ送シ機構とによって駆動
される粗動台と、電歪素子等によって数μｍ以下の微動
を行なう微動台を組合わせて実現している。上述の微動
台の駆動源としては、駆動電界に比例して伸縮する電歪
素子のほか、駆動電流に比例して変位する力っ９合い証
電磁力アクテユエータ等が用いられる。これらの駆動要
素を用いて閉ループ位置制御をする場合の従来構成例を
第１図を用いて説明する。電歪素子１の出力変位Ｘｏは
位置検出器２によシ変位信号Ｖｏ として検出され、目
標位置信号Ｖ１との差が演算される。もし１両者に差が
生じていれば、その誤差信号は適当な増幅率を有する比
例増幅器３で増幅され九後、駆動回路４１に介して電歪
素子１を上述の誤差が小となる方向に変位させる。この
制御方式は比例鳳であり、定常偏差、すなわち位置決め
誤差を生ずるため、ｆ＃密な位置決めが会費とされる場
合には積分器５を付加し比例積分製制御とする方式がと
られる。上述のように積分系を付加することによシ位置
決め精度は向上するものの、逆に、積分器の位相おくれ
のため応答がおそくな９１位置決めに長い時間を要する
ようになる。すなわち、第２図（Ｊｌ）に示すように目
標値■１が時刻Ｔ・でステップ状に変化した場合１位置
偏差に比例した信号Ｐ・は同図（ｂ）のごとく比的増幅
＊ａの飽和出力レベル１．０に達し、積分器５の出力Ｉ
ｓ ％同図（Ｃ）のごとく飽和レベル１．０にまで積分
される。電歪素子１が上述の両信号の和で駆動され目標
値に達するが、積分出力Ｉｏは変位信号Ｖｏが時刻Ｔ、
において目標値を通シ過ぎてからようやく飽和レベル１
．０より減少を始めるため出力変位Ｖｏは目標値をはる
かに行き過ぎてから目標値に再び向い、結局振動的に目
標値に収束して行く、上述したように積分器５をループ
内に含むと目標値が急変した場合には積分器５が一度飽
和レベルにまで達してしまい、振動整定に時間を要する
ことが従来の比的積分制御系の欠点でろう次。
したがって１本発明の目的は上述の従来方式の欠点を解
消するためになされ次ものであり、比例積分制御系にお
いても、すみやかに目標値に収束で龜ろ位置制御方式を
提供することにおる。
消するためになされ次ものであり、比例積分制御系にお
いても、すみやかに目標値に収束で龜ろ位置制御方式を
提供することにおる。
第３図に示した実施例により、以下本’Ａ明を詳しく説
明する。本実施例では第１図の従来例に対し積分ｉｉ５
の入力側と出力側にそれぞれスイッチ６とスイッチ７と
が設けられ、さらに、積分−５には目標値ｖＩを初期設
定する信号系統が新設され、その信号を断続するスイッ
チ７が中間に設けられている。これら３つのスイッチ６
．７および９はスイッチ切換回路１０の出力信号Ｓｖに
より開閉され、スイッチ６とスイッチ７とはＳ豐二″″
１ｍの時に閉となｐ、スイッチ９は信号反転器１１の作
用によシ前二者とは逆に８ｖ＝“０＃の時に閉となる。
明する。本実施例では第１図の従来例に対し積分ｉｉ５
の入力側と出力側にそれぞれスイッチ６とスイッチ７と
が設けられ、さらに、積分−５には目標値ｖＩを初期設
定する信号系統が新設され、その信号を断続するスイッ
チ７が中間に設けられている。これら３つのスイッチ６
．７および９はスイッチ切換回路１０の出力信号Ｓｖに
より開閉され、スイッチ６とスイッチ７とはＳ豐二″″
１ｍの時に閉となｐ、スイッチ９は信号反転器１１の作
用によシ前二者とは逆に８ｖ＝“０＃の時に閉となる。
スイッチ切換回路１０ｔ；を位置偏差信号を入力とする
比較判定回路で６ｐｍ位置偏差信号の大きさがある設定
ノベルより小の時のみ出力信号８ｗを“１＃とするよう
に作動する。
比較判定回路で６ｐｍ位置偏差信号の大きさがある設定
ノベルより小の時のみ出力信号８ｗを“１＃とするよう
に作動する。
上述した制御構成において第４図（→のごとく目１１１
１１Ｖｔがステップ状に変化すると位置偏差信号Ｖ ＠
Ｖ ＋が生じ、偏差比例信号Ｐａは飽和レベル１．
０に１で達し、駆動回ｔＩＩＩ４を介して電歪素子１を
変位させる。この起動と同時に位置偏差信号がスイッチ
切換回路１０の設定レベルＳ！よシ大となるため出力信
号８ｗ＝”０”となり、スイッチ６．７は開となシ、一
方、スイッチ９が閉となって積分器５に目標値Ｖ＋に相
当する信号レベル（Ｌ５を初期設定する。しかしながら
、スイッチ７は開となって−るため第鴫図（ロ）のごと
く積分出力信号１６社０の１１であＬ結局、制御系は比
例制御のみで動作することになる。ここで、微分回路１
１は変位出力ｖ０を微分して速度成分を検出するもので
Ｔｏシ、負極性としてフィートノ（ツクすることにより
制御系の安定化をはかるものであり。
１１Ｖｔがステップ状に変化すると位置偏差信号Ｖ ＠
Ｖ ＋が生じ、偏差比例信号Ｐａは飽和レベル１．
０に１で達し、駆動回ｔＩＩＩ４を介して電歪素子１を
変位させる。この起動と同時に位置偏差信号がスイッチ
切換回路１０の設定レベルＳ！よシ大となるため出力信
号８ｗ＝”０”となり、スイッチ６．７は開となシ、一
方、スイッチ９が閉となって積分器５に目標値Ｖ＋に相
当する信号レベル（Ｌ５を初期設定する。しかしながら
、スイッチ７は開となって−るため第鴫図（ロ）のごと
く積分出力信号１６社０の１１であＬ結局、制御系は比
例制御のみで動作することになる。ここで、微分回路１
１は変位出力ｖ０を微分して速度成分を検出するもので
Ｔｏシ、負極性としてフィートノ（ツクすることにより
制御系の安定化をはかるものであり。
一般に、良く知られている。
さて、電歪素子１が変位して目標値に近づくと。
位置偏差が０に近づき１時刻Ｔ、においてこれが上述の
設定レベルＳテよシ小となるとスイッチ切換回路１０の
出力Ｓｖは１１２となＬスイッチ９を開くと同時にスイ
ッチ６．フｔ−閉じる。これによシ積分系も作動するよ
うになるが％ｗ４４図（Ｃ）に示すように積分器５には
ららかじめ、積分出力ＩｏがＪｔｈ終的に収車するであ
ろう値０．５が設定されているため、結局、比例成分出
力Ｐ０との和もほぼ０．５となって第４図（ｄ）のよう
に変位信号Ｖ。
設定レベルＳテよシ小となるとスイッチ切換回路１０の
出力Ｓｖは１１２となＬスイッチ９を開くと同時にスイ
ッチ６．フｔ−閉じる。これによシ積分系も作動するよ
うになるが％ｗ４４図（Ｃ）に示すように積分器５には
ららかじめ、積分出力ＩｏがＪｔｈ終的に収車するであ
ろう値０．５が設定されているため、結局、比例成分出
力Ｐ０との和もほぼ０．５となって第４図（ｄ）のよう
に変位信号Ｖ。
は目標値を付性過ぎることなくスムーズに目標値に収束
する。その結果、第１図に示した従来例よりはるかにす
みやかに定常状態に達することができる。
する。その結果、第１図に示した従来例よりはるかにす
みやかに定常状態に達することができる。
上述の実施例ではスイッチ切換回路１０の比較判定の対
象として位置偏差信号を用いているが。
象として位置偏差信号を用いているが。
代わシに微分回路１１の出力信号である速度信号を用い
、この信号の大きさが小の時に出力信号Ｓｖを１１′と
するようにしても良い。また１両輪理信号の論理和とし
ても良い。すなわち、これ□ らは制御対象の種類や
目的によって使いわければ良い。
、この信号の大きさが小の時に出力信号Ｓｖを１１′と
するようにしても良い。また１両輪理信号の論理和とし
ても良い。すなわち、これ□ らは制御対象の種類や
目的によって使いわければ良い。
以上の説明かられかるように１本発明は比例積分（微分
系を含んでも良い。）位置制御系において目標値が急変
するなど過渡状態の場合には、制御ループから積分系を
切離し、その間は最終的に積分器が到達するであろう値
、すなわち、目標信号に比例対応する値を初期設定して
おき、制御系が定常的になってから上記積分系を付加す
ることによシ、横分系の位相おくｎに起因した応管の遅
さを改善するものであり、すみやかに目標位置に到達す
ることが可能となる。
系を含んでも良い。）位置制御系において目標値が急変
するなど過渡状態の場合には、制御ループから積分系を
切離し、その間は最終的に積分器が到達するであろう値
、すなわち、目標信号に比例対応する値を初期設定して
おき、制御系が定常的になってから上記積分系を付加す
ることによシ、横分系の位相おくｎに起因した応管の遅
さを改善するものであり、すみやかに目標位置に到達す
ることが可能となる。
なお、上述の実施例の説明では位置の制御として述べた
が、とｔ″Ｌを角度の制御としても良いことは明らかで
ある。
が、とｔ″Ｌを角度の制御としても良いことは明らかで
ある。
第１図は従来の位置制御方式のブロック回路構成図、第
２図（→〜（ｄ）は票１図に示し次ブロツク回路の動作
ｔ−説明するための各部波形図、ｓＩ３図は本発明によ
る位置制御方式のブロック回路構成図。 第４図（ａ）〜（ｄ）はｌｌｌＩａ図に示し次ブロツク
回路の動作ｔ−１１！明する九めの各部波形図である。 １・・・電歪素子、２・・・位置検出器、３・・・増幅
器、４・・・駆動回路、５・・・積分器、６，７．９・
・・スイッチ。 １１・・・信号反転器（微分回路）、１ｏ・・・スイッ
チ￥Ｊ１図 拓 ２ 図 第３図 第 ｔ 図
２図（→〜（ｄ）は票１図に示し次ブロツク回路の動作
ｔ−説明するための各部波形図、ｓＩ３図は本発明によ
る位置制御方式のブロック回路構成図。 第４図（ａ）〜（ｄ）はｌｌｌＩａ図に示し次ブロツク
回路の動作ｔ−１１！明する九めの各部波形図である。 １・・・電歪素子、２・・・位置検出器、３・・・増幅
器、４・・・駆動回路、５・・・積分器、６，７．９・
・・スイッチ。 １１・・・信号反転器（微分回路）、１ｏ・・・スイッ
チ￥Ｊ１図 拓 ２ 図 第３図 第 ｔ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、比的型変位操作要素と変位量検出器とを含み。 変位量を制御対象とする比例積分聾閉ループ制御系の位
置制御方式において、上記積分作用を行なう積分器の入
力側と出力側とにそれぞｎ開閉スイッチを設けると共に
、上記閉ループ制御系の目標値に対応した信号を上記積
分器に初期設定する信号系統を有し、かつ、上記信号系
統を開閉するスイッチを設けてなることを特徴とする位
置制御方式。 ２・上記比洞皺変位操作ｉｓが、電歪素子からなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置制御方式
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18933281A JPS5892010A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 位置制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18933281A JPS5892010A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 位置制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892010A true JPS5892010A (ja) | 1983-06-01 |
Family
ID=16239571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18933281A Pending JPS5892010A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 位置制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892010A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62166791A (ja) * | 1986-01-18 | 1987-07-23 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機停止制御装置 |
| US4698574A (en) * | 1984-03-14 | 1987-10-06 | Yoshiki Industrial Co., Ltd. | Process control apparatus |
| JPS63298610A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPH01244512A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-28 | Omron Tateisi Electron Co | 可動体の位置決め制御方法 |
| JPH01296321A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 位置決め制御方法 |
| JPH113122A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP18933281A patent/JPS5892010A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698574A (en) * | 1984-03-14 | 1987-10-06 | Yoshiki Industrial Co., Ltd. | Process control apparatus |
| JPS62166791A (ja) * | 1986-01-18 | 1987-07-23 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機停止制御装置 |
| JPS63298610A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPH01244512A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-28 | Omron Tateisi Electron Co | 可動体の位置決め制御方法 |
| JPH01296321A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 位置決め制御方法 |
| JPH113122A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
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