Исследование и применение методов идентификации и оптимизации в задаче управляемого вакуумного напыления

• Автор: Иванов, Леонид Леонидович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение

Глава 1. Постановка задачи управляемого нанесения тонких пленок

в вакууме

1.1. Анализ процесса ионно-плазменного нанесения тонких пленок и

выделение основных факторов, влияющих на качество получаемых изделий

1.2. Особенности синтеза структуры системы автоматического

управления технологическим процессом ионно-плазменного нанесения тонких пленок

1.3. Постановка задачи управляемого вакуумного напыления
1.4. Выводы
Глава 2. Исследование и выбор метода построения математической
модели технологического процесса по экспериментальным данным
2.1. Построение блока выбора технологических режимов
2.2. Анализ методов идентификации и обоснование использования
методов МГУА
2.3. Постановка задачи структурного моделирования МГУА
2.4. Методы построения моделей
2.4.1. Комбинаторный алгоритм
2.4.2. Итерационный алгоритм
2.4.3. Пороговый алгоритм самоорганизации полиномиальной
сложности
2.4.4. Пороговый алгоритм самоорганизации К-сложности
2.5. Вопросы сходимости алгоритмов самоорганизации

2.6. Методология построения математического описания
технологического процесса ионно-плазменного нанесения тонких пленок с использованием метода МГУА
2.7. Выводы
Глава 3. Исследование и выбор метода построения системы
стабилизации параметров технологического процесса
3.1. Особенности построения блока регулирования параметров
3.2. Краткий анализ методов синтеза управления оптимального по
быстродействию
3.3. Метод варьирования свободных функционалов
3.4. Синтез конечно временного регулятора
3.5. Исследование методов построения линейных моделей
динамических процессов
3.6. Выводы
Глава 4. Разработка математической модели по экспериментальным
данным и синтез системы стабилизации
4.1. Состав и характеристики технологического оборудования
экспериментальной установки вакуумного ионно-плазменного напыления
4.2. Структура системы автоматического управления процесса
ионно-плазменного напыления на базе вакуумной установки Вакег8-35(Ю
4.3. Построение блока выбора технологических режимов на примере
анализа экспериментальных данных о титановых тонких пленках
4.4. Построения блока регулирования технологических параметров
на примере вакуумной системы

4.4.1.
4.4.2.
4.4.3. 4.5.
Разработка и исследование аппаратных средств обеспечения обмена информацией между газовой системой
экспериментальной установки и ЭВМ
Построение динамической модели изменения параметров
вакуумной системы
Разработка программного комплекса стабилизации
внутрикамерного давления
Выводы и рекомендации
Заключение
Библиографический список
Приложения
Приложение 1. Сравнение принципа максимума Л.С.Понтрягина
с методом варьирования свободных функционалов
Приложение 2. Описание программного комплекса регулирования давления

1.3. Постановка задачи управляемого вакуумного напыления
Технология ионноплазменного напыления характеризуется широкой практической областью применения, в частности, развитие нанотехнологий было бы невозможно без применения ИПН. Разработка и синтез наноструктурных материалов с новыми или значительно улучшенными свойствами становиться одной из приоритетных современных задач. Развития этой технологии требует совершенствования методов получения качественных покрытий, в том числе путем применения интеллектуальных технологий при создании системы автоматического управления технологическим процессом ионноплазменного напыления.
Актуальной задачей технологии ИПН является получение тонкопленочных покрытий заданного качества.
Процесс ИПН является сложным нелинейным динамическим объектом, зависящим от множества внешних и внутренних параметров. При этом синтез САУ ТП ИПН в значительной степени осложнен отсутствием полноценной информации о состояния объекта во время течения ТП. Это приводит к трудностям применения методов синтеза САУ, основанных на наличии полного математического описания динамического объекта. Изучение процесса как динамического объекта приводит к дополнительным требованиям к дорогостоящему вакуумному оборудованию. Причем в настоящее время нет серийных установок, позволяющих автономно производить тонкопленочные покрытия высокого качества.
В данной работе предлагается рассматривать ТП ИПН как совокупность систем регулирования. Для этого исследуемый объект декомпозируется на независимые динамические системы и для каждой динамической системы строится своя система регулирования. Поиск модели ТП ИПН производится в виде функции от стационарных или квазистационарных значений параметров процесса, а соответствующие системы регулирования позволяют произвести регулирование соответствующих динамических параметров. Фактически, такой подход позволят производить управления сложным динамическим объектом без наличия полного математического описания.