三溫區(qū)空間晶體生長(zhǎng)爐溫系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、本文研究三溫區(qū)空間晶體生長(zhǎng)爐爐溫系統(tǒng)的建模、控制與抗干擾問(wèn)題。 現(xiàn)代控制方法大多是基于被控系統(tǒng)模型的，即使是在工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用廣泛的PID控制器，其參數(shù)在有系統(tǒng)模型時(shí)可以得到最優(yōu)整定?？臻g晶體生長(zhǎng)爐溫度控制精度要求很高，為了精確控制系統(tǒng)溫度，獲得系統(tǒng)模型是首要任務(wù)。針對(duì)三溫區(qū)空間晶體生長(zhǎng)爐，從傳熱機(jī)理出發(fā)，建立三溫區(qū)晶體生長(zhǎng)爐簡(jiǎn)化機(jī)理模型，并參照機(jī)理模型特點(diǎn)選定ARMAX(有源自回歸滑動(dòng)平均)模型結(jié)構(gòu)。結(jié)合工程上廣泛使用的相關(guān)系數(shù)

2、法和最小二乘法，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的辨識(shí)方法——相關(guān)系數(shù)最小二乘辨識(shí)法。采用該方法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，對(duì)模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際輸出殘差進(jìn)行了模型檢驗(yàn)，表明模型是可以接受的。 由于系統(tǒng)對(duì)可靠性要求很高，控制器選用工業(yè)上長(zhǎng)期并廣泛使用的PID控制器。在獲得系統(tǒng)模型后，通過(guò)模式搜索法整定了PID控制器參數(shù)。無(wú)論從仿真還是實(shí)際控制實(shí)驗(yàn)的角度，都獲得了滿(mǎn)足指標(biāo)的控制效果。 載人航天工程的實(shí)踐表明，存在一個(gè)嚴(yán)重影響三溫區(qū)空間晶體生長(zhǎng)爐溫度控制

3、精度的干擾源：一次電源電壓的擾動(dòng)。一次電源電壓由于某些因素的影響會(huì)瞬間躍變，對(duì)溫度控制精度造成很大的影響。采取對(duì)一次電源電壓增加前饋控制器的方法大大減弱這個(gè)可測(cè)擾動(dòng)的影響。仿真研究了前饋控制器參數(shù)的整定，并應(yīng)用于實(shí)際試驗(yàn)，前饋控制器表現(xiàn)出較好的擾動(dòng)抑制效果。 為進(jìn)一步提高控制精度，需要更準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性。瑞典林雪平大學(xué)Anders Stenman提出的按需建模(MoD)方法比傳統(tǒng)的全局建模的方法有更好的建模效果，但是需要