文獻回顧

近年來之精密定位技術相關研究中，有許多種驅動與引導方式，本篇論文之 平台主體架構為管型線性馬達，因線性馬達具有高驅動速度、高剛度、較高的耐 衝力與較佳的精密度，藉由搭配外部光學尺可達到奈米等級的定位度。

Runzi Cao, Kay-Soon Low,[9]等學者，提出一維管型馬達的平台架構如 圖 1-1 所示。此線性平台搭配光學尺具有 1μm 的精密度，在動子上的質量 為 2.6 kg。在控制方面上，主要是以 PI 為架構結合重複預期控制模型(RMPC) 來做定位追蹤，並且分析在不同的振幅、不同的頻率與不同的負載中，所產 生的差異性，由實驗結果可得較合適與準確的結果。

圖 1-4 Linear motor drive system

Young-Doo Yoon, Eunsoo Jung, Seung-Ki Sul,[10]等學者，提出一維的線 性定位平台如圖 1-2 所示。此定位平台使用了平板式永磁線性同步馬達，所 使用的編碼器具有 40μm 的精密度，在動子上的質量為 3.2 kg。在控制方面 上，主要是以 PID 架構搭配干擾觀測器來做定位追蹤，由於定位平台在移動 時，所產生的非線性的干擾，為了使系統精確度提升，觀測器可以近似系統 的模型來對誤差做補償；並由實驗結果可得知，在不同頻率對定位誤差的差 異性。

圖 1-5 Linear motor drive system

Lu Lu, Zheng Chen, Bin Yao, [11]等學者，提出工業用的二維龍門型線性 平台的架構如圖 1-3 所示。此定位平台使用了平板式永磁線性同步馬達，所 使用的編碼器具有 0.5μm 的精密度，在動子上的質量分別為 0.5 kg 與 0.75 kg。在控制方面上，主要是以適應強健控制器(adaptive robust control)為主要 架構，主要功能為補償線性平台驅動時所產生的漣波力(cogging forces)，並 分別對 X 軸與 Y 軸做力分析與定位分析。

隨著線性馬達快速發展，其所需的成本也逐年降低，因此在自動工業 場合不斷的被使用，在龍門(Gantry)架構的平台可有效提供高速度、大推力 與高穩定度的特性，對於在檢測元件、輸送物件與貨物倉儲管理上也逐漸廣 泛應用。

圖 1-6 Gantry-type industrial linear motor drive system

Jung-Jae Kim, Young-Man Choi, Dae-Gab Gweon,[12]等學者，提出二維 的線性平台的架構，此平台結合線性馬達與音圈馬達(VCM)如圖 1-4 所示。

此線性平台主要是對 X 方向做線性運動與對 Z 方向做旋轉運動，其搭配雷 射干涉儀具有 5 nm 的精密度。在控制方面上，由於檢測系統所需求是快速 且精確性高的需求，所以主要是以近似時間最佳化(PTOS)來做快速點對點運 動控制，然後搭配時間延遲控制器(TDC)來提升系統的強健性，使得穩態誤 差有效的收斂，達到精密定位控制。

圖 1-7 Long-range high-precision dual stage