大型KDP晶體快速生長(zhǎng)裝置溫控系統(tǒng)的研究.pdf

1、光電非線性光學(xué)晶體磷酸二氫鉀(KDP)晶體，具有光學(xué)性能好、非線性系數(shù)大、透光波段寬、相位匹配容易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于慣性約束核聚變等高技術(shù)領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)激光變頻、高速Q(mào)開(kāi)關(guān)、光電調(diào)制等。采用溶液循環(huán)流動(dòng)法是制備大型KDP晶體的有效途徑，其基本原理是利用KDP溶液在不同溫度下的溶解度差異，使得飽和溶液在亞穩(wěn)定飽和區(qū)析出KDP溶質(zhì)。溫度的控制對(duì)于KDP晶體的生長(zhǎng)速度、KDP晶體內(nèi)部缺陷、KDP晶體的光學(xué)特性等均具有較大的影響，特別是對(duì)于循

2、環(huán)流動(dòng)法制備KDP晶體，生長(zhǎng)槽的溫度波動(dòng)直接導(dǎo)致晶體扇面包裹體的形成。因此，實(shí)現(xiàn)大型KDP晶體生長(zhǎng)槽體溶液溫度的低波動(dòng)控制，對(duì)于制備高質(zhì)量大型KDP晶體極具價(jià)值。
　　本文通過(guò)將各個(gè)槽體的KDP溶液視為溫度控制對(duì)象，并獲得該溫控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)階躍實(shí)驗(yàn)，采用魯棒參數(shù)識(shí)別技術(shù)獲得本溫控對(duì)象的模型參數(shù);對(duì)于控制執(zhí)行部分，采用占空比的方法控制功率的輸出，使得輸出功率與占空比在一定的范圍內(nèi)具有線性關(guān)系。
　　針對(duì)大型KDP晶體生

3、長(zhǎng)溫度控制對(duì)象表現(xiàn)出的大慣性、時(shí)滯性、時(shí)變性與易受非穩(wěn)定外界干擾問(wèn)題，比較了動(dòng)態(tài)矩陣控制算法(DMC)相對(duì)Smith預(yù)估校正控制算法、大林控制算法、最小二乘預(yù)估控制算法在本控制問(wèn)題中表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì);針對(duì)DMC控制算法中預(yù)測(cè)步長(zhǎng)、局部?jī)?yōu)化輸出步長(zhǎng)、柔化因子等可調(diào)參數(shù)的整定問(wèn)題，采用Matlab/Simulink對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，得出滿足快速性與低波動(dòng)溫控要求的整定參數(shù)。
　　通過(guò)選用合適的加熱電阻元件，采用固態(tài)繼電器作為執(zhí)行器件完