三温区晶体生长炉控制系统设计与控制方法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文三温区晶体生长炉控制系统设计与控制方法研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：王晓东关守平教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学控制理论与控制工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：钱晓龙徐林、刘念东北大学2014年6月万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringDesignandResearchofControlSystemand

2、ControlMethodforThree-·zonesCrystalGrowthFurnaceByWangXiaodongSupervisor：ProfessorGuanShoupingNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明

3、并表示谢意。学位论文作者签名：互阢烁日期：D2n／年．<．馋学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：互晚点导师签签字日期：豳／耷．f。澎签字日万方数据东北大学硕士学位论文摘要三温区晶体生长炉控制系统设计与控制方法研究

4、摘要随着信息产业的兴起以及利用新能源引起的光伏发电的热潮，对优质的晶体需求大大增加，这对晶体生长环境的温度控制精度与控制性能提出了更高的要求。面对晶体生长使用的三温区晶体生长炉具有大滞后、大惯性、强耦合的特点，作为控制简单、可靠性高而在工业中获得了广泛应用的PID控制器难以获得令人满意的控制效果。针对这种现状，本文设计了一种具有神经元网络PID解耦的三温区晶体生长炉。这无论在理论上还是在实践上都具有重要的意义。针对三温区晶体生长炉控制精度的要求，以TI公司生产的DSP芯片TMS320F2812作为硬件控制

5、核心和CCS3．3开发环境作为软件平台，进行了硬件与软件的设计与开发，实现三温区晶体生长炉温度控制系统的功能。本文设计开发了DSP下位机和人机界面(触摸屏)。DSP下位机控制部分包括：三路温度数据采集、PWM波形的产生、串口数据通信。人机界面应用程序包括：系统控制命令发送、三温区温度的实时显示、数据的转换与存储。DSP下位机和人机界面(触摸屏)完成了三温区晶体生长炉温度信号的采集与分析，满足了晶体生长过程的工艺要求。，完成了系统软硬件设计之后，针对三温区晶体生长炉，从热传导机理出发，建立三温区晶体生长炉简

6、化机理模型，并参照机理模型特点选定模型结构。利用灰箱法建立了系统的数学模型。根据三温区晶体生长炉温场分布的特点，先后利用经典PID对角线解耦算法和神经元网络PID解耦算法对控制系统进行设计。利用MATLAB对所设计的系统进行仿真，仿真结果验证了本次设计方法对多变量强耦合时变对象具有良好的解耦性能和自学习控制特性，达到了系统所要求的控制指标。关键词：三温区晶体生长炉；灰箱建模；解耦控制；神经元网络解耦；PID控制．II．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignandResearchofCon

7、trolSystemandControlMethodforThree--zonesCrystalGrowth”rumaceAbs仃actWiththeriseoftheinformationindustryandthewarmtrendforthePVpowergenerationbynewenergies，ithasgreatdemandtothebigcrystals埘mmghquality,andthismeanshigherrequirementsshouldbemadetopreciselyco

8、ntrolthetemperatureinwhichthecrystalgrows．Duetothecharacteristicsthatthethree-zonescrystalgrowthfurnacehaslargedelayandgreatinertiaandstrongcouplingforthecrystalgrowth，thePIDcontroller,whichhasbeencommonlyusedinthei