三溫區(qū)空間晶體生長爐溫系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、本文研究三溫區(qū)空間晶體生長爐爐溫系統(tǒng)的建模、控制與抗干擾問題。 現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)過程中應用廣泛的PID控制器，其參數在有系統(tǒng)模型時可以得到最優(yōu)整定。空間晶體生長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。針對三溫區(qū)空間晶體生長爐，從傳熱機理出發(fā)，建立三溫區(qū)晶體生長爐簡化機理模型，并參照機理模型特點選定ARMAX(有源自回歸滑動平均)模型結構。結合工程上廣泛使用的相關系數

2、法和最小二乘法，設計了一種實用的辨識方法——相關系數最小二乘辨識法。采用該方法對模型參數進行辨識，對模型預測值與實際輸出殘差進行了模型檢驗，表明模型是可以接受的。 由于系統(tǒng)對可靠性要求很高，控制器選用工業(yè)上長期并廣泛使用的PID控制器。在獲得系統(tǒng)模型后，通過模式搜索法整定了PID控制器參數。無論從仿真還是實際控制實驗的角度，都獲得了滿足指標的控制效果。 載人航天工程的實踐表明，存在一個嚴重影響三溫區(qū)空間晶體生長爐溫度控制

3、精度的干擾源：一次電源電壓的擾動。一次電源電壓由于某些因素的影響會瞬間躍變，對溫度控制精度造成很大的影響。采取對一次電源電壓增加前饋控制器的方法大大減弱這個可測擾動的影響。仿真研究了前饋控制器參數的整定，并應用于實際試驗，前饋控制器表現出較好的擾動抑制效果。 為進一步提高控制精度，需要更準確地掌握系統(tǒng)動力學特性。瑞典林雪平大學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