СИСТЕМА И СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

1. Система для позиционирования объекта, содержащая:
неподвижное основание;
опору для объекта;
привод для приложения силы для перемещения опоры относительно неподвижного основания;
датчик для измерения силы нагрузки, действующей на опору; и
контроллер для обработки измеренной силы нагрузки для управления положением опоры.
2. Система по п. 1, в которой контроллер обрабатывает измеренную силу нагрузки в петле обратной связи.
3. Система по п. 1 или 2, в которой контроллер регулирует положение опоры в ответ на измеренную силу нагрузки.
4. Система по п. 1 или 2, в которой контроллер управляет приводом для регулировки положения опоры.
5. Система по п. 1 или 2, в которой контроллер вычисляет перемещение опоры по измеренной силе нагрузки.
6. Система по п. 5, в которой перемещение опоры вычисляется согласно выражению:
,
где d - перемещение опоры;
F - измеренная сила нагрузки;
р
М - масса опоры;
s - параметр преобразования Лапласа;
f
c - коэффициент затухания гибкой связи; и
f
k - жесткость гибкой связи.
7. Система по п. 1 или 2, в которой датчик силы генерирует выходное напряжение, соответствующее измеренной силе нагрузки, а перемещение опоры вычисляется как значение, пропорциональное выходному напряжению.
8. Система по п. 7, в которой перемещение опоры вычисляется согласно выражению:
,
где d - перемещение опоры;
s
V - выходное напряжение, соответствующее измеренной силе нагрузки;
F - измеренная сила нагрузки;
s
g - коэффициент передачи датчика силы;
р
М - масса опоры;
s - параметр преобразования Лапласа;
f
c - коэффициент затухания гибкой связи; и
f
k - жесткость гибкой связи.
9. Система по п. 1 или 2, в которой датчик силы калибруют с помощью заряда и/или напряжения датчика силы.
с
10. Система по п. 2, в которой контроллер обрабатывает измеренную силу нагрузки в петле обратной связи на частотах выше заранее заданной переходной частоты ω.
с
11. Система по п. 10, в которой переходная частота ω лежит выше граничной частоты датчика силы.
с
12. Система по п. 10 или 11, в которой переходная частота ω определяется согласно выражению:
,
с
где ω - переходная частота;
со
ω - граничная частота;
in
R - входное сопротивление буфера напряжения; и
С - емкость датчика силы.
с
13. Система по п. 10 или 11, дополнительно содержащая датчик положения для измерения положения опоры, при этом измеренное положение опоры используется для вычисления перемещения опоры, а контроллер обрабатывает вычисленное перемещение на частотах ниже переходной частоты ω.
с
14. Система по п. 10 или 11, в которой контроллер вычисляет перемещение опоры по входному напряжению привода и реакции системы с разомкнутой петлей обратной связи и обрабатывает вычисленное перемещение на частотах ниже переходной частоты ω.
с
15. Система по п. 10 или 11, дополнительно содержащая датчик перемещения для измерения перемещения опоры, при этом контроллер обрабатывает измеренное перемещение в петле обратной связи на частотах ниже заранее заданной переходной частоты ω.
16. Система по любому из пп. 2, 10 или 11, в которой контроллер обрабатывает измеренную силу нагрузки в петле обратной связи для увеличения коэффициента затухания системы.
17. Система по любому из пп. 2, 10 или 11, в которой для улучшения реакции системы с замкнутой петлей обратной связи контроллер добавляет сигнал прямой связи на вход петли обратной связи.
18. Система по п. 1 или 2, в которой датчик силы помещен по меньшей мере частично между опорой и приводом.
19. Система по п. 1 или 2, которая представляет собой систему нанопозиционирования.