The high precision systems have been developed in various fields. Especially, high precision system with high performance is demanded for the semiconductor manufacturing. As a vacuum compatible precision stages are demanded, a high precision magnetic levitation system has developed. In order to control the magnetic levitation system, an inverse kinematics which connects forces and currents should be found. A basic method for finding the inverse kinematics is mathematical modeling. With the mathematical modeling, however, an inaccurate inverse kinematics is obtained due to the complexity of the inverse kinematics, manufacturing errors, and assembly errors. The inaccurate inverse kinematics is a main cause of coupling the force from the controller and the actual force, leading to low performances. Especially, rotational motion errors caused by the force coupling are key factors for low speed. Therefore, an accurate inverse kinematics should be found for the high performances and the high speed. In this dissertation, a new method for obtaining the accurate inverse kinematics is proposed. The method does not utilize the mathematical modeling. Instead, the method obtains an accurate inverse kinematics with experiments. The sequence of the proposed method was established and the effectiveness of the method was verified with a simulation. The various conditions for the method were chosen with consideration of properties of the magnetic levitation system and an accurate inverse kinematics was determined by the proposed method. In order for verifying the accuracy of the inverse kinematics, performances when the previously found inverse kinematics was used and when the inverse kinematics from the proposed method was used were compared. The better performances were obtained with the inverse kinematics obtained from the proposed method in terms of velocity and decoupled force. In conclusion, the fact that the proposed method can find more accurate inverse kinematics was validated by the comparison.
자기부상 초정밀 시스템은 진공 환경 대응을 위해 개발되었다. 시스템의 제어를 위하여 힘과 전류의 관계를 나타내는 인버스 키네마틱스를 구해야 한다. 이를 구하는 가장 기본적인 방법은 수학적으로 모델링하여 구하는 것이지만, 수학적 복잡성 등으로 인하여 정확하게 구할 수 없다. 부정확한 인버스 키네마틱스는 제어기 힘과 실제 힘이 서로 커플링되는 요인이 되어 성능을 저하시킨다. 특히, 힘의 커플링에 의하여 발생된 회전 방향의 모션 에러는 저속의 원인 된다. 따라서, 성능 향상을 위하여 정확한 인버스 키네마틱스를 구해야 한다. 본 논문에서는 인버스 키네마틱스 결정에 관하여, 기존의 방법과는 다른 실험적으로 구하는 방법을 제안한다. 새로운 방법에 대하여 방법론을 적립하였고 시뮬레이션을 통하여 유효성을 검증하였다. 인버스 키네마틱스를 결정하기 위한 조건들을 시스템의 특성을 고려하여 선정하였으며, 제안된 방법을 이용하여 인버스 키네마틱스를 결정하였다. 구해진 인버스 키네마틱스의 정확성을 검증하기 위하여 기존 인버스 키네마틱스의 성능과 비교하였다. 제안된 방법으로 구해진 인버스 키네마틱스를 이용하였을 때 속도 및 힘 축 디커플링 측면에서 더 좋은 성능을 얻을 수 있었으므로 제안된 방법을 이용하면 정확한 인버스 키네마틱스를 구할 수 있음을 확인하였다.
