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1、(10)申请公布号 CN 102487261 A (43)申请公布日 2012.06.06 C N 1 0 2 4 8 7 2 6 1 A *CN102487261A* (21)申请号 201010571481.3 (22)申请日 2010.12.02 H02P 5/46(2006.01) (71)申请人上海微电子装备有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技园 区张东路1525号 申请人上海微高精密机械工程有限公司 (72)发明人董俊清 吴立伟 (74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务 所(普通合伙) 31237 代理人屈蘅 李时云 (54) 发明名称 具有附加转矩补偿功能的。
2、双边驱动系统及方 法 (57) 摘要 本发明具有附加转矩补偿功能的双边驱动系 统及方法，是一种用于消除双边驱动过程中产生 的附加转矩的系统和方法。本发明通过设置用于 补偿第一载台所受转矩的第二方向的行程补偿电 机和用于控制所述第二方向的行程补偿电机的第 一载台转矩补偿闭环控制单元，可以消除第一载 台由于所述两个第一方向的行程电机不同步以及 由于两个第二方向的行程电机不同步所受的转 矩。本发明相对采用二维电机的方案而言，第一方 向的行程电机和第二方向的行程补偿电机之间的 串扰会比较小，因此，各部件工作更加可靠。同时 本发明也免除了选择柔性件所需的反复计算和试 验过程。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书3页 说明书8页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 4 页 1/3页 2 1.一种具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，包括：底座、第一载台、设置于底座和 第一载台之间并用于双边驱动第一载台的两个第一方向的行程电机、分别用于测量对应的 第一方向的行程电机位移的两个第一方向的行程测量单元和第一行程测量变换单元，其特 征在于，所述双边驱动系统还包括：用于控制所述两个第一方向的行程电机的第一载台位 移闭环控制单元、用于补偿第一载台转矩的第二方向的行程补偿电机和用于控制所述第二 方向的行程补偿电机的第一载台转矩补偿闭环。
4、控制单元，其中，第二方向的行程补偿电机 设置于底座和第一载台之间，第二方向与第一方向相互垂直设置；所述两个第一方向的行 程测量单元将测得的所述两个第一方向的行程电机的位移测量值输出到所述第一行程测 量变换单元，所述第一行程测量变换单元将接收到的数据处理得到第一载台位移测量值和 第一载台转矩测量值后，将所述第一载台位移测量值反馈到第一载台位移闭环控制单元并 产生对两个第一方向的行程电机的控制力信号，从而形成对第一载台的位移的闭环控制， 另将所述第一载台转矩测量值反馈到第一载台转矩补偿闭环控制单元并产生对第二方向 的行程补偿电机的控制力信号，从而形成对第一载台所受的转矩补偿的闭环控制。 2.如权利。
5、要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 二方向的行程补偿电机包括第二方向的行程补偿电机的定子和第二方向的行程补偿电机 的动子，所述第二方向的行程补偿电机的定子与所述底座刚性联接，所述第二方向的行程 补偿电机的动子与所述第一载台刚性联接。 3.如权利要求2所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于， 所述第二方向的行程补偿电机的动子与对应的定子通过第二气浮结构联接。 4.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 二方向的行程补偿电机相对第一方向的行程电机更靠近第一载台或与第一载台相互联接 的负载。 5.如权利要求1所述的具有附。
6、加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 二方向的行程补偿电机相对第一方向的行程电机更远离第一载台或与第一载台相互联接 的负载。 6.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 一载台位移闭环控制单元包括：第一载台位移初始设定端、作为所述第一载台位移闭环控 制单元的输入端的第一载台位移比较器、第一载台位移控制器和第一行程增益平衡矩阵， 第一载台位移比较器接收并比较来自第一载台位移初始设定端的第一载台位移设定值和 第一载台位移测量值后获得第一载台位移偏差信号，所述第一载台位移控制器将接收的所 述第一载台位移偏差信号转换成所述两个第一方向的行程电机的控制力信号。
7、后输出到所 述第一行程增益平衡矩阵，所述第一行程增益平衡矩阵将接收的控制力信号放大后分别传 输到对应的第一方向的行程电机。 7.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 一载台转矩补偿闭环控制单元包括：第一载台转矩初始设定端、作为所述第一载台转矩补 偿闭环控制单元的输入端的第一载台转矩比较器、第一行程补偿控制器和第二方向的行程 补偿电机驱动器，所述第一载台转矩比较器接收并比较来自第一载台转矩初始设定端的第 一载台转矩设定值和第一载台转矩测量值后获得第一载台转矩偏差信号，第一行程补偿控 制器将接收的所述第一载台转矩偏差信号转换成第二方向的行程补偿电机的控制力信号，。
8、 权 利 要 求 书CN 102487261 A 2/3页 3 所述第二方向的行程补偿电机驱动器将接收到的所述第二方向的行程补偿电机的控制力 信号放大后输出到第二方向的行程补偿电机。 8.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述双 边驱动系统还包括：第二载台、设置于第一载台和第二载台之间并用于双边驱动所述第二 载台的两个第二方向的行程电机、两个第二方向的行程测量单元、第二行程测量变换单元、 用于控制两个第二方向的行程电机的第二载台位移闭环控制单元；所述两个第二行程测量 单元将测得的所述两个第二方向的行程电机的位移测量值输出到所述第二行程测量变换 单元，所述第二行程。
9、测量变换单元将接收到的数据处理得到第二载台位移测量值后，将所 述第二载台位移测量值反馈到第二载台位移闭环控制单元并产生对两个第二方向的行程 电机的控制力信号，从而形成对第二载台的位移的闭环控制。 9.如权利要求8所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 二载台位移闭环控制单元包括：第二载台位移初始设定端、第二载台位移比较器、第二载台 位移控制器和第二行程增益平衡矩阵，所述两个第二行程测量单元将测取的所述两个第二 方向的行程电机的位移测量值输出到所述第二行程测量变换单元，所述第二行程测量变换 单元对接收到的数据处理后得到第二载台位移测量值；所述第二载台位移比较器接收并比 较来。
10、自第二载台位移初始设定端的第二载台位移设定值和第二载台位移测量值后获得第 二载台位移偏差信号，所述第二载台位移控制器将接收的所述第二载台位移偏差信号转换 成两个第二方向的行程电机的控制力信号，所述第二行程增益平衡矩阵将接收的所述两个 第二方向的行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第二方向的行程电机。 10.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述第 二方向的行程补偿电机设置在所述两个第一方向的行程电机之间或所述两个第一方向的 行程电机中任意一个的外侧。 11.如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于，所述双 边驱动系统还包括：第二载台。
11、和用于单边驱动所述第二载台的第二方向的行程电机，所述 第二方向的行程电机的定子与所述第一载台刚性联接，所述第二方向的行程电机的动子与 所述第二载台刚性联接，所述第二方向的行程电机的定子与所述第二方向的行程电机的动 子联接。 12.如权利要求11所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，其特征在于， 所述第二方向的行程电机的定子与所述第二方向的行程电机的动子通过第三气浮结 构联接 13.一种采用如权利要求1所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统的双边驱动 方法，其特征在于，包括如下步骤： 第一步，两个第一行程测量单元分别测得对应的第一方向的行程电机的位移获得两个 第一方向的行程电机的位移测量值。
12、； 第二步，所述第一行程测量变换单元接收并处理所述两个第一方向的行程电机的位移 测量值获得第一载台位移测量值和第一载台转矩测量值； 第三步，通过比较一第一载台位移设定值和所述第一载台位移测量值后获得第一载台 位移偏差信号，并将所述第一载台位移偏差信号转换成两个第一方向的行程电机的控制力 信号，再将两个第一方向的行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第一方向的行 权 利 要 求 书CN 102487261 A 3/3页 4 程电机；与此同时，通过比较一第一载台转矩设定值和所述第一载台转矩测量值后获得第 一载台转矩偏差信号，并将第一载台转矩偏差信号转换成第二方向的行程补偿电机的控制 力信号，再。
13、将第二方向的行程补偿电机的控制力信号放大后输出到第二方向的行程补偿电 机； 第四步，进行第一步形成循环，从而实现在对第一载台的位移进行闭环控制的同时，对 第一载台所受到的转矩进行实时补偿。 14.如权利要求13所述的双边驱动方法，其特征在于，所述双边驱动系统还包括第二 载台和用于单边驱动所述第二载台的第二方向的行程电机，所述第二方向的行程电机的定 子与所述第一载台刚性联接，所述第二方向的行程电机的动子与所述第二载台刚性联接， 所述第二方向的行程电机的定子与所述第二方向的行程电机的动子通过第三气浮结构联 接。 15.如权利要求13所述的双边驱动方法，其特征在于，所述双边驱动系统还包括：第二 载台。
14、、设置于第一载台和第二载台之间并用于双边驱动所述第二载台的两个第二方向的行 程电机、两个第二行程测量单元、第二行程测量变换单元、用于控制两个第二方向的行程电 机的第二载台位移闭环控制单元；所述双边驱动方法还包括如下步骤： 第1步，两个第二行程测量单元分别测得对应的第二方向的行程电机的位移获得两个 第二方向的行程电机的位移测量值； 第2步，所述第二行程测量变换单元接收并处理所述两个第二方向的行程电机的位 移测量值，获得第二载台位移测量值，或者获得第二载台位移测量值和第二载台转矩测量 值； 第3步，通过比较一第二载台位移设定值和所述第二载台位移测量值后获得第二载台 位移偏差信号，并将所述第二载台位。
15、移偏差信号转换成两个第二方向的行程电机的控制力 信号，再将两个第二方向的行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第二方向的行 程电机； 第4步，进行第1步形成循环，实现对第二载台的位移的闭环控制。 权 利 要 求 书CN 102487261 A 1/8页 5 具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种双边驱动系统及方法。 背景技术 0002 在双边驱动的系统中，不可避免的一个问题就是Rz向转矩的问题。Rz向转矩是指 由于用于双边驱动的两个驱动电机不同步及出力大小的不同，被驱动物体的质心偏移，以 及由于被驱动物体的上层物体或者下层物体的Rz向转矩的影响，而使得。
16、双边驱动系统出 现一个Rz向转矩。绝大多数情况下，这个转矩是不期望存在的。因此在应用中，就需要对 该Rz向转矩进行消除。现有的技术中，通常有两种方法来消除该Rz向转矩。其一，是在双 边驱动电机的动子和被驱动物体之间加入柔性件形式，通过柔性件的变形，吸收掉该转矩。 其二是，通过改变驱动电机，即用二维电机代替一维电机。二维电机的主要出力方向完成驱 动作用，与它正交的非主要出力方向完成对Rz向转矩的补偿。配合相应的控制策略，两种 方法都可以很好的完成对Rz向转矩的补偿。但这两种方法也有各自的不足之处。 0003 柔性件结构中，一个突出的难点就在于对Rz柔性件刚度的一个选择。由于该方法 是通过利用柔性。
17、件的变形来吸收Rz向的转矩，但是柔性件的变形量有个限制，不能太大， 即要求柔性件的刚度不能太小，同时柔性件的刚度也不能太大，太大的话就起不到吸收Rz 向转矩的功能。这样，柔性件的大小、结构的选择就需要进行多次的计算、验证。如果没有 丰富的实际经验，要想达到理想的效果，研发的周期必然会比较长。 0004 二维电机结构中，虽然通过一个电机就可以解决Rz向附加转矩的问题，但这种方 法的缺点：一方面，二维电机的体积可能比一维电机的大；另一方面，两个二维电机的成本 可能比两个一维电机高；再一方面，如果二维电机制造不是很优秀的话，两个运动方向的相 互串扰会比较严重，而两个一维电机方案这种风险就相对比较小。。
18、 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种新型的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统及方 法，可以消除双边驱动过程中产生的附加转矩。 0006 为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案： 0007 一种具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，包括：底座、第一载台、设置于底座 和第一载台之间并用于双边驱动第一载台的两个第一方向的行程电机、分别用于测量对应 的第一方向的行程电机位移的两个第一方向的行程测量单元和第一行程测量变换单元，其 特征在于，所述双边驱动系统还包括：用于控制所述两个第一方向的行程电机的第一载台 位移闭环控制单元、用于补偿第一载台转矩的第二方向的行程补偿电机和用于控制所述第 二方。
19、向的行程补偿电机的第一载台转矩补偿闭环控制单元，其中，第二方向的行程补偿电 机设置于底座和第一载台之间，第二方向与第一方向相互垂直设置；所述两个第一方向的 行程测量单元将测得的所述两个第一方向的行程电机的位移测量值输出到所述第一行程 测量变换单元，所述第一行程测量变换单元将接收到的数据处理得到第一载台位移测量值 说 明 书CN 102487261 A 2/8页 6 和第一载台转矩测量值后，将所述第一载台位移测量值反馈到第一载台位移闭环控制单元 并产生对两个第一方向的行程电机的控制力信号，从而形成对第一载台的位移的闭环控 制，另将所述第一载台转矩测量值反馈到第一载台转矩补偿闭环控制单元并产生对第。
20、二方 向的行程补偿电机的控制力信号，从而形成对第一载台所受的转矩补偿的闭环控制。 0008 进一步，所述第二方向的行程补偿电机包括第二方向的行程补偿电机的定子和第 二方向的行程补偿电机的动子，所述第二方向的行程补偿电机的定子与所述底座刚性联 接，所述第二方向的行程补偿电机的动子与所述第一载台刚性联接。 0009 本发明还公开了一种采用上述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统的双边 驱动方法，其特征在于，包括如下步骤： 0010 第一步，两个第一行程测量单元分别测得对应的第一方向的行程电机的位移获得 两个第一方向的行程电机的位移测量值； 0011 第二步，所述第一行程测量变换单元接收并处理所述两。
21、个第一方向的行程电机的 位移测量值获得第一载台位移测量值和第一载台转矩测量值； 0012 第三步，通过比较一第一载台位移设定值和所述第一载台位移测量值后获得第一 载台位移偏差信号，并将所述第一载台位移偏差信号转换成两个第一方向的行程电机的控 制力信号，再将两个第一方向的行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第一方向 的行程电机；与此同时，通过比较一第一载台转矩设定值和所述第一载台转矩测量值后获 得第一载台转矩偏差信号，并将第一载台转矩偏差信号转换成第二方向的行程补偿电机的 控制力信号，再将第二方向的行程补偿电机的控制力信号放大后输出到第二方向的行程补 偿电机； 0013 第四步，进行第一步。
22、形成循环，从而实现在对第一载台的位移进行闭环控制的同 时，对第一载台所受到的转矩进行实时补偿。 0014 进一步，所述双边驱动系统还包括第二载台和用于单边驱动所述第二载台的第二 方向的行程电机，所述第二方向的行程电机的定子与所述第一载台刚性联接，所述第二方 向的行程电机的动子与所述第二载台刚性联接，所述第二方向的行程电机的定子与所述第 二方向的行程电机的动子通过第三气浮结构联接。 0015 进一步，述双边驱动系统还包括：第二载台、设置于第一载台和第二载台之间并用 于双边驱动所述第二载台的两个第二方向的行程电机、两个第二行程测量单元、第二行程 测量变换单元、用于控制两个第二方向的行程电机的第二载。
23、台位移闭环控制单元；所述双 边驱动方法还包括如下步骤： 0016 第1步，两个第二行程测量单元分别测得对应的第二方向的行程电机的位移获得 两个第二方向的行程电机的位移测量值； 0017 第2步，所述第二行程测量变换单元接收并处理所述两个第二方向的行程电机的 位移测量值，获得第二载台位移测量值，或者获得第二载台位移测量值和第二载台转矩测 量值； 0018 第3步，通过比较一第二载台位移设定值和所述第二载台位移测量值后获得第二 载台位移偏差信号，并将所述第二载台位移偏差信号转换成两个第二方向的行程电机的控 制力信号，再将两个第二方向的行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第二方向 的行程电机；。
24、 说 明 书CN 102487261 A 3/8页 7 0019 第4步，进行第1步形成循环，实现对第二载台的位移的闭环控制。 0020 本发明的有益效果如下： 0021 本发明具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统及方法，是一种用于消除双边驱动 过程中被驱动体所受的附加转矩的新系统和新方法。本发明通过设置用于补偿第一载台所 受转矩的第二方向的行程补偿电机和用于控制所述第二方向的行程补偿电机的第一载台 转矩补偿闭环控制单元，可以消除第一载台由于所述两个第一方向的行程电机不同步以及 由于两个第二方向的行程电机不同步所受的转矩。 0022 本发明相对采用二维电机的方案而言，第一方向的行程电机和第二方向。
25、的行程补 偿电机之间的串扰会比较小，因此，各部件工作更加可靠。同时本发明也免除了选择柔性件 所需的反复计算和试验过程，提高了效率。另外，与二维电机的方案相比，可减小产品尺寸， 从而降低成本。 附图说明 0023 本发明的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统及方法由以下的实施例及附图 给出。 0024 图1是本发明的实施例1的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统的结构示意 图； 0025 图2是本发明的实施例1的变形示意图； 0026 图3是本发明实施例1中对第一载台的控制原理图； 0027 图4是本发明实施例1的结构受力示意图； 0028 图5是本发明实施例2的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统结。
26、构的示意图； 0029 图6是本发明实施例3的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统结构的示意图； 0030 图7是本发明实施例3对第二载台的控制原理图； 0031 图中，101-第一载台、102-第一方向的行程电机的动子、103-第一方向的行程电 机的定子、104-第一气浮结构、105-第二方向的行程补偿电机的动子、106-第二方向的行 程补偿电机的定子、107-底座、108-负载、201-第二载台、202-第二方向的行程电机的动 子、203-第二方向的行程电机的定子、204-第三气浮结构、205-第四气浮结构、301-第一载 台位移初始设定端、302-第一载台位移比较器、303-第一载台位移控。
27、制器、304-第一行程 增益平衡矩阵、305-第一行程测量单元、306-第一行程测量变换单元、307-第一载台转矩 初始设定端、308-第一载台转矩比较器、309-第一行程补偿控制器、310-第二方向的行程 补偿电机驱动器、401-第二载台位移初始设定端、402-第二载台位移比较器、403-第二载 台位移控制器、404-第二行程增益平衡矩阵、405-第二行程测量单元、406-第二行程测量 变换单元、407-第二载台转矩初始设定端、408-第二载台转矩比较器、409-第二行程补偿 控制器、410-第二行程补偿电机驱动器。 具体实施方式 0032 以下将对本发明的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统。
28、及方法作进一步的详 细描述。 0033 实施例1 说 明 书CN 102487261 A 4/8页 8 0034 请参阅图1，图1所示为本发明实施例1的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系 统的结构示意图。这种具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统，包括：底座107、第一载台 101、设置在底座107和第一载台101之间由第一载台位移闭环控制单元控制的用于双边驱 动第一载台101沿Y向运动的两个第一方向的行程电机(所述第一方向的行程电机包括第 一方向的行程电机的定子103、第一方向的行程电机的动子102和第一气浮结构104)、分别 用于测量对应的第一方向的行程电机的位移的两个第一行程测量单元305(请。
29、结合参阅图 3)和一个第一行程测量变换单元306(请结合参阅图3)。所述两个第一方向的行程电机的 定子103分别与底座107刚性联接，所述第一方向的行程电机的动子102分别与所述第一 载台101刚性联接，所述两个第一方向的行程电机的动子102分别与对应的定子103通过 各自的第一气浮结构104(如气浮轴承)联接。所述第二方向的行程补偿电机相对第一方 向的行程电机更靠近第一载台或与第一载台相互联接的负载，如此，所述第二方向的行程 补偿电机由于受到空间限制可允许移动的位移相对较小。 0035 所述双边驱动系统还包括：用于补偿第一载台101由于所述两个第一方向的行程 电机不同步所受的转矩(R Z 向。
30、)的第二方向的行程补偿电机和用于控制所述第二方向的行 程补偿电机的第一载台转矩补偿闭环控制单元。所述第二方向的行程补偿电机的定子106 与所述底座107刚性联接，所述第二方向的行程补偿电机的动子105与所述第一载台101 刚性联接，所述第二方向的行程补偿电机的动子105与对应的定子106通过第二气浮结构 联接。本实施例中，所述第二方向的行程补偿电机设置在所述两个第一方向的行程电机之 间。当然，所述第二方向的行程补偿电机也可以设置在所述两个第一方向的行程电机中任 意一个的外侧，如图2所示，即，所述第二方向的行程补偿电机相对第一方向的行程电机更 远离第一载台或与第一载台相互联接的负载，这样，所述第。
31、二方向的行程补偿电机由于空 间关系可允许移动的位移可相对较大。 0036 请结合参阅图1和图3，图3所示为实施例1的对第一载台101的控制原理图。所 述两个第一行程测量单元305将测得的所述两个第一方向的行程电机的位移测量值输出 到所述第一行程测量变换单元306，所述第一行程测量变换单元306将接收到的数据处理 得到第一载台位移测量值和第一载台转矩测量值后，将所述第一载台位移测量值反馈到第 一载台位移闭环控制单元并产生对两个第一方向的行程电机的控制力信号，从而形成对第 一载台101的位移的闭环控制，另将所述第一载台转矩测量值反馈到第一载台转矩补偿闭 环控制单元并产生对第二方向的行程补偿电机的控。
32、制力信号，从而形成对第一载台101所 受的转矩补偿的闭环控制。通过分别对第一载台101的位移及所受的转矩进行闭环控制， 一方面可以对已经产生的转矩进行补偿，另一方面也可以减小甚至消除因两个第一方向的 行程电机位移不同步而进一步产生的转矩。 0037 所述第一载台位移闭环控制单元具体包括：第一载台位移初始设定端301、作为 所述第一载台位移闭环控制单元的输入端的第一载台位移比较器302、第一载台位移控制 器303和第一行程增益平衡矩阵304。所述第一载台位移比较器302接收并比较来自第一 载台位移初始设定端301的第一载台位移设定值和来自第一行程测量变换单元306的第一 载台位移测量值后获得第一。
33、载台位移偏差信号。所述第一载台位移控制器303接收来自所 述第一载台位移比较器302的所述第一载台位移偏差信号并将该信号转换成所述两个第 一方向的行程电机的控制力信号后将该信号输出到所述第一行程增益平衡矩阵304。所述 说 明 书CN 102487261 A 5/8页 9 第一行程增益平衡矩阵304将接收的控制力信号放大后将该信号分别传输到对应的第一 方向的行程电机。 0038 所述第一载台转矩补偿闭环控制单元具体包括：第一载台转矩初始设定端307、 作为所述第一载台转矩补偿闭环控制单元的输入端的第一载台转矩比较器308、第一行程 补偿控制器309和第二方向的行程补偿电机驱动器310，所述第一。
34、载台转矩比较器308接收 并比较来自第一载台转矩初始设定端307的第一载台转矩设定值和来自第一载台转矩测 量值后获得第一载台转矩偏差信号。第一行程补偿控制器309将接收的所述第一载台转矩 偏差信号转换成第二方向的行程补偿电机的控制力信号后将该信号输出到第二方向的行 程补偿电机驱动器310。所述第二方向的行程补偿电机驱动器310将接收到的第二方向的 行程补偿电机的控制力信号放大后将该信号输出到第二方向的行程补偿电机。 0039 在本实施例中，所述第一载台101和被驱动的负载108之间为刚性联接。当然，第 一载台101和负载108之间的联接关系也可以不是刚性联接，只要保证负载108随着第一 方向的。
35、行程电机的运动而运动就可以。请参阅图4，图4示出了第一载台101及其驱动的 负载108在受两个第一方向的行程电机作用沿Y向运动过程的受力分析图。一旦，两个第 一方向的行程电机对第一载台101的作用不同步或作用力Fy1和Fy2大小不同，第一载台 101就会受到转矩Trz。此时需要通过第二方向的行程补偿电机对第一载台101施加一个 用于消除转矩Trz的作用力Fx。 0040 本实施例中，这种采用如上所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统的双边 驱动方法，是对第一载台101的双边驱动方法，其包括如下步骤，请结合参阅图1和图3： 0041 第一步，两个第一行程测量单元305分别测得对应的第一方向的行。
36、程电机的位移 获得两个第一方向的行程电机的位移测量值； 0042 第二步，所述第一行程测量变换单元306接收并处理所述两个第一方向的行程电 机的位移测量值，获得第一载台位移测量值和第一载台转矩测量值； 0043 第三步，同时执行以下两个子步骤 0044 第一子步骤：所述第一载台位移比较器302接收并比较来自所述第一载台位移初 始设定端301的第一载台位移设定值和所述第一载台位移测量值后获得第一载台位移偏 差信号，第一载台位移控制器303将接收的所述第一载台位移偏差信号转换成两个第一方 向的行程电机的控制力信号，所述第一行程增益平衡矩304阵将接收到的两个第一方向的 行程电机的控制力信号放大后分。
37、别传输到对应的第一方向的行程电机； 0045 第二子步骤：所述第一载台转矩比较器308接收并比较来自所述第一载台转矩初 始设定端307的第一载台转矩设定值和所述第一载台转矩测量值后获得第一载台转矩偏 差信号，第一行程补偿控制器309将接收的第一载台转矩偏差信号转换成第二方向的行程 补偿电机的控制力信号，所述第二方向的行程补偿电机驱动器310将接收到的第二方向的 行程补偿电机的控制力信号放大后输出到第二方向的行程补偿电机； 0046 第四步，进行第一步以形成循环控制，从而实现在对第一载台101的位移进行闭 环控制的同时对第一载台101所受到的转矩(R Z 向)进行实时补偿。 0047 实施例2 。
38、0048 请参阅图5，图5所示为本发明实施例2的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统 结构的示意图。本实施例与实施例1的区别在于：所述双边驱动系统还包括第二载台201 说 明 书CN 102487261 A 6/8页 10 和用于单边驱动所述第二载台201沿X向运动的第二方向的行程电机，所述第二方向的行 程电机的定子203与所述第一载台101刚性联接，所述第二方向的行程电机的动子202与 所述第二载台201刚性联接，所述第二方向的行程电机的定子203与所述第二方向的行程 电机的动子202通过第三气浮结构204联接。由于第二载台201是单边驱动的，其本身不存 在产生转矩的问题，因此，也就不需要对第。
39、二载台201的位移及所受的转矩进行闭环控制， 只需要按照实施例1中的方式对第一载台101的位移及转矩进行闭环控制即可，具体可参 阅图3。 0049 本实施例和实施例1中一样，第一载台101由于两个第一方向的行程电机运动的 不同步会产生一个Rz向的转矩，这个转矩使得第一载台101在Rz向旋转，同样通过第二方 向的行程补偿电机的作用，实现对该转动的补偿。 0050 在第二方向的行程电机的动子202驱动第二载台201在沿X向运动的同时，第二 方向的行程电机的定子203由于第二方向的行程电机的反作用力，会推动Y向大行程运动 体即第一载台101进行反向的运动。如果第二载台201在X向运动的加速度要求很大。
40、的话， 势必要求的第二方向的行程电机作用力很大，这样，反作用力也很大，如果第二方向的行程 电机的定子203以及第一载台101的质量不够大的话，会导致由于反作用力的作用，第二方 向的行程电机的定子203以及第一载台101在X向产生一个较大的反向位移，如要防止第 二方向的行程电机的定子203以及第一载台101在X向产生一个较大的反向位移，则需在 一定程度上提高第二方向的行程电机的定子203以及第一载台101的质量和尺寸。 0051 如果对第二载台201的X向大行程运动要求有较大的加速度，可以考虑增大反作 用力所驱动的部件的整体质量(即第二方向的行程电机的定子203以及第一载台101的质 量)，这样。
41、的话，反作用力所驱动的部件的位移也不会由于第二载台201的X向大行程运动 的大加速度而变得太大，这样，对第二方向的行程电机的定子203以及第一载台101的尺寸 要求就可以降低。 0052 实施例3 0053 请参阅图6和图7，图6所示为本发明实施例3的具有附加转矩补偿功能的双边驱 动系统结构的示意图。图7所示为实施例3中第二载台201的控制原理图，实施例3中对 第一载台101的控制原理图与实施例1相同，如图3所示。本实施例与实施例1的区别在 于： 0054 所述双边驱动系统还包括：第二载台201、设置于第一载台101和第二载台201之 间并用于双边驱动所述第二载台201沿X向运动的两个第二方向。
42、的行程电机(所述第二方 向的行程电机包括第二方向的行程电机的定子203、第二方向的行程电机的动子202和第 三气浮结构)、两个第二行程测量单元405和第二行程测量变换单元406。所述两个第二方 向的行程电机的定子203分别与所述第一载台101刚性联接(即固定连接)，所述两个第 二方向的行程电机的定子203分别与对应的第二方向的行程电机的动子202通过第三气浮 结构204联接，所述两个第二方向的行程电机的动子202分别与所述第二载台201刚性联 接，所述第一载台101和所述两个第二方向的行程电机的动子202之间在第一行程方向设 有第四气浮结构205，当第一载台101沿第一行程方向(即第一方向的行。
43、程电机的驱动方 向)运动时，通过该第四气浮结构205经所述第二方向的行程电机的动子202带动第二载 台201一起沿第一行程方向运动。 说 明 书CN 102487261 A 10 7/8页 11 0055 由于本实施例中的第二载台201是双边驱动的，因而有必要对第二载台201的位 移及所受的转矩进行闭环控制，然而由于所述第二方向的行程电机的定子203分别与所述 第一方向的行程电机的动子和第一载台101刚性联接，所述第一载台101与所述第二方向 的行程电机的动子202在第一行程方向设有高刚性的第四气浮结构205，而且，所述第二方 向的行程电机的动子202与所述第二载台201刚性联接。所述第二载台。
44、201双边驱动电机 (即两个第二方向的行程电机)由于不同步产生的附加转矩可以通过电机反力传递到所述 第一载台101，由第一载台101的第二方向的行程补偿电机吸收。也就是说，由于两个第一 方向的行程电机不同步产生的附加转矩和由于两个第二方向的行程电机不同步产生的附 加转矩会分别同时传递到第一载台101和第二载台201，也就是说，第一载台和第二载台始 终受到相同的转矩。因此，所述第二载台201的第二行程补偿电机可以不需要，第一载台 101和第二载台201的双边驱动电机产生的附加转矩可以全部由第一载台101的第二方向 的行程补偿电机来吸收。同时，第二行程的转矩补偿控制器单元也不需要，可以由第一行程 。
45、的转矩补偿控制器单元来完成该功能。 0056 所述双边驱动系统还包括用于控制两个第二方向的行程电机的第二载台位移闭 环控制单元。所述第二载台位移闭环控制单元包括：第二载台位移初始设定端401、第二载 台位移比较器402、第二载台位移控制器403和第二行程增益平衡矩阵404。所述两个第二 行程测量单元405将测取的所述两个第二方向的行程电机的位移测量值输出到所述第二 行程测量变换单元406。所述第二行程测量变换单元406对接收到的数据处理后得到第二 载台位移测量值。所述第二行程测量变换单元406将接收到的数据处理得到第一载台位移 测量值后，将所述第一载台位移测量值反馈到第一载台位移闭环控制单元并。
46、产生对两个第 二方向的行程电机的控制力信号，从而形成对第二载台201的位移的闭环控制。具体步骤 如下，所述第二载台位移比较器402接收并比较来自第二载台位移初始设定端401的第二 载台位移设定值和第二载台位移测量值后获得第二载台位移偏差信号。所述第二载台位移 控制器403将接收的所述第二载台位移偏差信号转换成两个第二方向的行程电机的控制 力信号。所述第二行程增益平衡矩阵404将接收的所述两个第二方向的行程电机的控制力 信号放大后分别传输到对应的第二方向的行程电机。 0057 这种采用如上所述的具有附加转矩补偿功能的双边驱动系统的双边驱动方法，其 包括如下步骤，请结合参阅图1和图3： 0058 。
47、第一步，两个第一行程测量单元305分别测得对应的第一方向的行程电机的位移 获得两个第一方向的行程电机的位移测量值； 0059 第二步，所述第一行程测量变换单元306接收并处理所述两个第一方向的行程电 机的位移测量值，获得第一载台位移测量值和第一载台转矩测量值； 0060 第三步，同时执行以下两个子步骤 0061 第一子步骤：所述第一载台位移比较器302接收并比较来自所述第一载台位移初 始设定端301的第一载台位移设定值和所述第一载台位移测量值后获得第一载台位移偏 差信号，第一载台位移控制器303将接收的所述第一载台位移偏差信号转换成两个第一方 向的行程电机的控制力信号，所述第一行程增益平衡矩3。
48、04阵将接收到的两个第一方向的 行程电机的控制力信号放大后分别传输到对应的第一方向的行程电机； 0062 第二子步骤：所述第一载台转矩比较器308接收并比较来自所述第一载台转矩初 说 明 书CN 102487261 A 11 8/8页 12 始设定端307的第一载台转矩设定值和所述第一载台转矩测量值后获得第一载台转矩偏 差信号，第一行程补偿控制器309将接收的第一载台转矩偏差信号转换成第二方向的行程 补偿电机的控制力信号，所述第二方向的行程补偿电机驱动器310将接收到的第二方向的 行程补偿电机的控制力信号放大后输出到第二方向的行程补偿电机； 0063 第四步，进行第一步以形成循环控制，从而实现。
49、在对第一载台101的位移进行闭 环控制的同时对第一载台101所受到的转矩(R Z 向)进行实时补偿。 0064 另外，所述第二行程测量变换单元在获得第二载台位移测量值的同时还可以获得 第二载台转矩测量值，由于所述第一载台和第二载台所受的转矩始终相同，因此，可以将第 二载台转矩测量值反馈到第一载台转矩补偿闭环控制单元并产生对第二方向的行程补偿 电机的控制力信号，从而形成对第一载台所受的转矩补偿的闭环控制。具体如下，在上述第 二子步骤中：第一载台转矩补偿闭环控制单元的第一载台转矩比较器308接收并比较来自 所述第一载台转矩初始设定端307的第一载台转矩设定值和所述第二载台转矩测量值后 获得第一载台转矩偏差信号，第一行程补偿控制器309将接收的第一载台转矩偏差信号转 换成第二方向的行程补偿电机的控制力信号，所述第二方向的行程补偿电机驱动器310将 接收到的第二方向的行程补偿电机的控制力信号放大后输出到第二方向的行程补偿电机， 从而形成对第一载台101(也即第二载台201)的转矩补偿闭环控制。 0065 本实施例的具有附加转矩补偿功能。