多晶硅還原爐硅棒溫度的無(wú)模型自適應(yīng)模糊控制.pdf

1、多晶硅還原爐硅棒表面溫度控制對(duì)于多晶硅的生產(chǎn)，乃至整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。而對(duì)于硅棒溫度既要保證硅棒表面保持在最佳反應(yīng)溫度，又不要使其波動(dòng)較大。由于多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中的氣相沉積反應(yīng)使硅棒電氣結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而目前對(duì)硅棒溫度的控制多采用開(kāi)環(huán)控制方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大。針對(duì)此問(wèn)題，論文提出了以無(wú)模型自適應(yīng)模糊控制器為主控制器，以PI為副控制器的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)方法。采用基于無(wú)模型自適應(yīng)控制器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)模糊規(guī)則在線修正無(wú)模型自適應(yīng)控制器

2、參數(shù)，使溫度控制系統(tǒng)既能保證收斂穩(wěn)定性，又能提高系統(tǒng)對(duì)于溫度控制的動(dòng)態(tài)性能。
　　 論文首先闡述了多晶硅還原爐硅棒溫度的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，選擇相控加熱電源作為硅棒溫度的加熱電源，推導(dǎo)出被控對(duì)象的三階時(shí)變滯后非線性傳遞函數(shù)，并對(duì)傳遞函數(shù)參數(shù)進(jìn)行部分估計(jì)，根據(jù)硅棒沉積過(guò)程的電氣特性，確定系統(tǒng)為參數(shù)大時(shí)變，并以此傳遞函數(shù)作為比較選擇主控制器的基礎(chǔ)。然后，將傳統(tǒng)PID和無(wú)模型自適應(yīng)控制器分別作為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的主控器，比較研究控制系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)

3、態(tài)性能，用仿真的方法確定傳統(tǒng)PID對(duì)于參數(shù)大時(shí)變系統(tǒng)的局限性。而無(wú)模型自適應(yīng)控制器雖然對(duì)于參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)能保證其穩(wěn)定性和收斂性，但仿真表明其動(dòng)態(tài)性能受控制器和被控對(duì)象的參數(shù)影響，不能滿足硅棒恒溫控制的要求。因此，論文根據(jù)無(wú)模型自適應(yīng)控制器的參數(shù)學(xué)習(xí)因子和步長(zhǎng)序列對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能影響趨勢(shì)，使用模糊自適應(yīng)方法，利用誤差和誤差變化率整定學(xué)習(xí)因子和步長(zhǎng)序列兩個(gè)參數(shù)。仿真表明改進(jìn)的無(wú)模型自適應(yīng)控制器相較于普通無(wú)模型自適應(yīng)控制器，對(duì)于參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)能更快

4、速地收斂到給定值且超調(diào)小，動(dòng)態(tài)性能得到提升，穩(wěn)態(tài)性能幾乎不變。因此，采用模糊自適應(yīng)的無(wú)模型自適應(yīng)控制器可以滿足硅棒溫度控制的要求并在仿真中驗(yàn)證改進(jìn)的無(wú)模型自適應(yīng)控制器作為主控制器的可行性。另外，論文設(shè)計(jì)電流、電壓和溫度采樣的實(shí)現(xiàn)，介紹了以S7-300作為核心的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)PLC模塊選型和基于PROFIBUS-DP和MODBUS技術(shù)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊說(shuō)明，接著詳細(xì)闡述單片機(jī)PIC16F1936為核心的脈沖觸發(fā)電路。最后根據(jù)系統(tǒng)的硬件設(shè)