直拉單晶爐等徑控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著單晶硅在各種高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣,對(duì)單晶硅的需求量在不斷增加,對(duì)其質(zhì)量的要求也是越來(lái)越高。直拉單晶爐等徑控制性能的優(yōu)劣直接影響著生產(chǎn)出的單晶硅質(zhì)量。根據(jù)工藝要求和設(shè)備條件,直拉單晶爐等徑控制的數(shù)學(xué)模型包括兩個(gè)單輸入、單輸出系統(tǒng)。一個(gè)是加熱功率對(duì)溫度的控制模型；一個(gè)是加熱功率對(duì)單晶直徑的控制模型。
　　 單晶直徑與加熱功率之間、熱場(chǎng)溫度與加熱功率之間具有高階、滯后、復(fù)雜的系統(tǒng)特點(diǎn),并且外部干擾信號(hào)多。常規(guī)PID控制無(wú)法獲得

2、良好的動(dòng)靜態(tài)性能,并且當(dāng)過程特性發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制性能惡化,而常規(guī)PID控制器沒有自適應(yīng)能力,控制器參數(shù)需要重新調(diào)整。
　　 本文綜述了直拉單晶爐等徑控制系統(tǒng)的工作原理,介紹了直拉單晶爐的熱系統(tǒng)及熱場(chǎng),溫度梯度與單晶等徑生長(zhǎng)之間的關(guān)系,分析了影響單晶等徑生長(zhǎng)的因素及單晶等徑生長(zhǎng)的條件。
　　 針對(duì)直徑與加熱功率之間、熱場(chǎng)溫度與加熱功率之間具有高階、滯后、復(fù)雜的系統(tǒng)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了對(duì)象參考參數(shù)自適應(yīng)時(shí)滯補(bǔ)償器?；赑opov

3、超穩(wěn)定理論,給出了參數(shù)自適應(yīng)律設(shè)計(jì)方法,并導(dǎo)出了參數(shù)自適應(yīng)律模型。對(duì)象參考參數(shù)自適應(yīng)時(shí)滯補(bǔ)償器具有良好的自適應(yīng)跟蹤能力和時(shí)滯補(bǔ)償能力。
　　 文中研究了內(nèi)?？刂频幕驹砑捌浣Y(jié)構(gòu),闡述了IMC-PID控制器的設(shè)計(jì)過程。IMC-PID控制器只須調(diào)整一個(gè)參數(shù)(低通濾波器時(shí)間常數(shù)),與常規(guī)的PID控制器需要調(diào)整3個(gè)參數(shù)相比,便于在線整定。
　　 將帶有時(shí)滯的一階參數(shù)自適應(yīng)模型與IMC-PID控制器相結(jié)合,給出了基于對(duì)象參考參數(shù)