生長氮化鎵薄膜的智能高精度溫度控制器的研究.pdf

1、氮化鎵(GaN)材料已成為寬帶隙半導(dǎo)體材料中一顆璀璨的明珠，它的研究與應(yīng)用是現(xiàn)今全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)。目前，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)是制備GaN薄膜最為廣泛的工藝。
　　溫度是MOCVD系統(tǒng)中材料生長的一個(gè)至關(guān)重要的影響因素。本文具體研究了氮化鎵薄膜生長中溫度控制系統(tǒng)部分。被控對象是一個(gè)具有非線性、大慣性、純滯后、多變量、時(shí)變參數(shù)的復(fù)雜溫度系統(tǒng)，工作機(jī)理復(fù)雜。為了達(dá)到較高的控制精度，本文設(shè)計(jì)建立了一種基于模糊規(guī)則

2、切換的比例-模糊-PID(P-Fuzzy-PID)復(fù)合溫度控制系統(tǒng)，用不同控制方式分段實(shí)現(xiàn)控制。這種分段控制算法綜合了P、Fuzzy、PID三種控制的長處。通過PID線性控制器、模糊控制器和P控制器的并行結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了三種控制器的優(yōu)勢互補(bǔ)，控制性能明顯改進(jìn)。當(dāng)溫度偏差很大時(shí)，用比例控制，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，加快響應(yīng)過程；當(dāng)溫度偏差較大時(shí)，切換到模糊控制，以提高系統(tǒng)的阻尼性能，減小響應(yīng)過程中的超調(diào)；當(dāng)溫度偏差較小時(shí)，采用PID線性控制，使

3、其靜態(tài)性能良好,滿足系統(tǒng)精度要求。
　　采用模糊推理完成比例、模糊和PID控制器之間的“無擾切換”，克服了常規(guī)閾值切換存在擾動的問題，保證了三種控制的平穩(wěn)過渡。
　　在模糊控制器的參數(shù)整定上,借助于模糊傳遞函數(shù)的定義,建立了模糊控制器比例因子與PID線性控制器整定參數(shù)的近似對應(yīng)關(guān)系,于是模糊控制器的最佳參數(shù)便可通過較少的試湊被整定出來,簡化了模糊控制器的設(shè)計(jì)。采用遺傳算法對PID控制器的三個(gè)系數(shù)進(jìn)行整定，它是一種不需要任何初