三溫區(qū)晶體生長爐控制系統(tǒng)設(shè)計與控制方法研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的興起以及利用新能源引起的光伏發(fā)電的熱潮，對優(yōu)質(zhì)的晶體需求大大增加，這對晶體生長環(huán)境的溫度控制精度與控制性能提出了更高的要求。面對晶體生長使用的三溫區(qū)晶體生長爐具有大滯后、大慣性、強耦合的特點，作為控制簡單、可靠性高而在工業(yè)中獲得了廣泛應用的PID控制器難以獲得令人滿意的控制效果。針對這種現(xiàn)狀，本文設(shè)計了一種具有神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)PID解耦的三溫區(qū)晶體生長爐。這無論在理論上還是在實踐上都具有重要的意義。
　　針對三溫區(qū)晶體生長

2、爐控制精度的要求，以TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320F2812作為硬件控制核心和CCS3.3開發(fā)環(huán)境作為軟件平臺，進行了硬件與軟件的設(shè)計與開發(fā)，實現(xiàn)三溫區(qū)晶體生長爐溫度控制系統(tǒng)的功能。本文設(shè)計開發(fā)了DSP下位機和人機界面（觸摸屏）。DSP下位機控制部分包括:三路溫度數(shù)據(jù)采集、PWM波形的產(chǎn)生、串口數(shù)據(jù)通信。人機界面應用程序包括:系統(tǒng)控制命令發(fā)送、三溫區(qū)溫度的實時顯示、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與存儲。DSP下位機和人機界面（觸摸屏）完成了三溫區(qū)晶體

3、生長爐溫度信號的采集與分析，滿足了晶體生長過程的工藝要求。
　　完成了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計之后，針對三溫區(qū)晶體生長爐，從熱傳導機理出發(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模型結(jié)構(gòu)。利用灰箱法建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型。根據(jù)三溫區(qū)晶體生長爐溫場分布的特點，先后利用經(jīng)典PID對角線解耦算法和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)PID解耦算法對控制系統(tǒng)進行設(shè)計。利用MATLAB對所設(shè)計的系統(tǒng)進行仿真，仿真結(jié)果驗證了本次設(shè)計方法對多變量強耦合時變對象具有