石墨烯CVD生長系統(tǒng)設(shè)計及控制方法研究.pdf

1、由于石墨烯在導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度和透光性等方面的優(yōu)良性能,近幾年掀起了一股石墨烯的研究熱潮。目前,制備石墨烯的方法主要有微機(jī)械剝離、化學(xué)氣相沉積法和外延法等。其中,化學(xué)氣相沉積法(CVD)可以制備出單層、高質(zhì)量、大面積的石墨烯,是目前制備石墨烯最有效、也是最具研究價值的方法。
　　本文根據(jù)化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯的工藝流程和要求,完成了石墨烯 CVD生長系統(tǒng)的設(shè)計,壓力控制系統(tǒng)模型的建立以及壓力控制方法的研究。
　　首先,從硬

2、件和軟件兩方面論述了石墨烯 CVD生長系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。選擇西門子 PLC-300作為下位機(jī)控制器;使用 WinCC6.0組態(tài)軟件實現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控界面;利用通信技術(shù)實現(xiàn)上位計算機(jī)與下位機(jī) PLC以及現(xiàn)場智能儀器儀表的連接通信,從而實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控。
　　其次,在明確石墨烯 CVD壓力控制系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上,對該系統(tǒng)進(jìn)行了大量的階躍響應(yīng)實驗,并測得了大量輸入、輸出數(shù)據(jù)。通過對系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的分析確定了該壓力系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)。應(yīng)用

3、傳統(tǒng)辨識方法中的計算法和現(xiàn)代辨識理論中的最小二乘辨識方法,進(jìn)行了模型參數(shù)估計,從而建立了該壓力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并用曲線擬合方法驗證了模型的準(zhǔn)確性。
　　最后,對石墨烯生長過程中最重要被控量—壓力的控制方法進(jìn)行了大量的研究。在 MATLAB SIMULINK仿真環(huán)境中使用常規(guī) PID、模糊 PID參數(shù)自整定、神經(jīng)元自適應(yīng) PID三種控制方法對壓力控制子系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,對比分析了各種控制方法的控制效果,研究結(jié)果表明神經(jīng)元自適應(yīng) P