適用于MOCVD設(shè)備的模糊溫控器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）設(shè)備上的加熱裝置結(jié)構(gòu)特殊，加熱機(jī)理復(fù)雜，使得加熱系統(tǒng)具有大時(shí)滯、非線性，并難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。使用傳統(tǒng)的PID（Proportion Integration Differential）溫度控制策略經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生過沖現(xiàn)象，難以取得理想效果。而模糊控制算法無須精確建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，對(duì)被控對(duì)象的時(shí)滯和時(shí)變性具有一定的適應(yīng)能力，超調(diào)小，魯棒性好。<

2、br>　　 本論文在傳統(tǒng)的PID溫控方式的基礎(chǔ)上，提出一種適合MOCVD設(shè)備電爐的帶修正因子的自適應(yīng)模糊溫度控制方案。研究了模糊控制理論以及模糊推理算法的原理，確定了模糊溫度控制器的框架結(jié)構(gòu)和控制流程。通過分析溫度偏差和偏差變化率這兩個(gè)輸入變量的變化對(duì)電爐加熱溫度的影響，建立模糊控制規(guī)則表，并根據(jù)模糊控制查詢表完成整個(gè)模糊溫度控制方案的仿真和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，為進(jìn)一步改進(jìn)MOCVD的溫度控制系統(tǒng)提供了依據(jù)。本論文主要的工作思路是:
　　

3、 針對(duì)MOCVD電加熱器的基本結(jié)構(gòu)和模型特征，結(jié)合加熱器對(duì)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，以及現(xiàn)場(chǎng)所具備的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和調(diào)試條件，提出模糊溫度控制方案的設(shè)計(jì)框架和總體思路。
　　 對(duì)PID算法和模糊算法分別進(jìn)行原理研究，仿真分析，對(duì)兩者的控制性能進(jìn)行比較，確定模糊控制算法在遲滯系統(tǒng)下的優(yōu)越性。并通過分析隸屬度函數(shù)、語言變量、規(guī)則確定、推理算法等因素對(duì)模糊控制性能的影響，提出適合電爐溫控的帶修正因子的自調(diào)整模糊控制方案，對(duì)此方案進(jìn)行simu

4、link仿真與結(jié)果分析。
　　 借助MATLAB工具，以MOCVD設(shè)備上的電爐為模型，通過一定的經(jīng)驗(yàn)調(diào)試和試湊法，離線生成其模糊控制的規(guī)則表和查詢表;在PLC上調(diào)用生成的模糊控制查詢表，并編寫電爐溫控系統(tǒng)的程序，程序分模塊包括:溫度信號(hào)采集程序、輸入量模糊化算法程序、兩個(gè)模糊控制器控制查詢表程序以及控制信號(hào)輸出程序;利用西門子PLCSIM軟件，對(duì)編寫的模糊溫度控制的程序進(jìn)行進(jìn)行分步和整體仿真。將程序下載到設(shè)備上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，主要

5、測(cè)試溫度點(diǎn)在20℃，50℃和90℃，將測(cè)試結(jié)果與PID控制時(shí)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較與分析。
　　 結(jié)果顯示，90℃用戶期望值時(shí)，本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的模糊溫度控制器在控溫階段的上升時(shí)間為7分鐘，穩(wěn)定時(shí)間為8分鐘，超調(diào)百分比為-1.2％，相對(duì)于PID控制時(shí)的2.9％要小，說明模糊溫度控制器在遲滯系統(tǒng)中比PID控制器過沖小，穩(wěn)定性更高。表明本文中所采用的針對(duì)電加熱器的模糊溫度控制策略，具有一定的控制精度，可靠性能和穩(wěn)定性，有代替PID溫控制儀表