EUSPEN 2022
Investigations on the tracking control and performance of a long stroke vertical nanopositioning drive
Alex S. Huaman (1), Stephan Gorges (1), Michael Katzschmann (1), Steffen Hesse (1), Thomas Fröhlich (2), Eberhard Manske (2)
(1) IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH), 98693 Ilmenau, Germany
(2) Institute of Process Measurement and Sensor Technology, Technische Universität Ilmenau, 98693 Ilmenau, Germany
Abstract:
This work presents an approach to equip an existing planar nanoprecision drive system with specially designed lifting and actuating units (LAUs), which can lift several kilograms along a vertical stroke of 10 mm with nanometer precision. These modules contain a pneumatic actuator to counteract the weight force along the entire travel range without introducing significant heat into the measurement space. An additional parallel acting electromagnetic actuator provides the precision positioning forces.
The effectiveness of the presented control strategy is verified via real-time experimentation, where the overall control scheme allows RMS positioning errors below 0.3 nm which seem to be dominated by the measurement noise. Moreover, it renders very low heat dissipation of about 54 nW to carry 4 kg payload.
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