Повышение точности управления температурным режимом в установках выращивания монокристаллов

• Автор: Гоник, Марк Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы, модели и системы управления температурным режимом в установках выращивания кристаллов

1.2. Синтез многосвязных систем автоматического управления..

1.3. Разработка программного обеспечения для проектирования и реализации систем автоматического управления

1.4. Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В УСТАНОВКАХ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

2.1. Требования к модели процесса управления
2.2. Разработка тепловой модели установки выращивания кристаллов
2.2.1. Уравнение теплопроводности
2.2.2. Выбор расчетной области. Граничные условия
2.2.3. Конфигурация модели для нескольких стадий кристаллизации
2.2.4. Управление источником тепловыделения на подвижной фазовой границе
2.2.5. Тестирование тепловой модели
2.3. Объединение тепловой модели установки и многомерной системы регулирования
2.4. Отображение результатов моделирования
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ
УСТАНОВКИ И СТРУКТУРЫ МНОГОМЕРНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Требования к структуре многомерного объекта управления.

3.2. Дискретизация модели объекта с распределенными параметрами
3.3. Определение линеаризованной модели объекта управления с сосредоточенными параметрами
3.3.1. Проведение экспериментов на тепловой модели установки выращивания кристаллов
3.3.2. Разработка программного обеспечения для идентификации объекта управления
3.3.3. Результаты идентификации
3.4. Разработка программного обеспечения для исследования структуры многомерного объекта управления
3.5. Уменьшение взаимного влияния каналов и изменения свойств многомерного объекта управления
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ МНОГОСВЯЗНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Разработка программного обеспечения для настройки регуляторов многосвязной системы автоматического управления
4.2. Методика настройки регуляторов
4.3. Результаты настройки регуляторов для линеаризованной модели объекта управления с сосредоточенными параметрами
4.4. Испытания регуляторов на модели процесса управления
4.5. Управление температурным режимом в зоне кристаллизации на модели процесса управления
4.5.1. Определение задающих воздействий системы управления температурой в точках вокруг растущего кристалла
4.5.2. Исследование точности управления температурой в точках внутри зоны кристаллизации
4.6. Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
5.1. Управление аппаратным комплексом
5.2. Обработка информации
5.2.1. Обработка и отображение результатов измерений
5.2.2. Реализация алгоритмов автоматического управления
5.2.3. Обработка визуальной информации
5.3. Сервисные функции
5.4. Выводы по главе
ГЛАВА 6. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ
6.1. Общая информация
6.2. Испытания элементов системы управления
6.3. Настройка регуляторов
6.4. Испытания системы управления
6.4.1. Стабилизация температуры в зоне кристаллизации при изменении температуры окружающей среды
6.4.2. Управление температурой в зоне кристаллизации в ростовом эксперименте
6.5. Выращенные кристаллы
6.6. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Элементы кода Лабвью (ЪаЬу1еш) программного обеспечения

функций и процедур, инженерам предлагается возможности моделирования поведения систем, аналогично среде ЗтшНпк, но при этом в отличии от 81тиНпк существует возможность такого моделирования в масштабе реального времени. В совокупности с мощным инструментом построения графического кода программы, обработки и визуализации информации среда ЬаЬу1еу становится сильным конкурентом МАТЬАВ в данном вопросе. Указанное направление в ЬаЬу1еу развивается достаточно недавно, специализированные библиотеки и приложения появились лишь несколько лет назад. В связи с этим существуют значительные риски в получении некорректных расчетов при применении некоторых функций данных библиотек.
Реализация системы управления требует разработки программного обеспечения реального времени. Программа должна обеспечивать управление работой всего оборудования, сбор, обработку и отображение измеряемых данных, автоматическое регулирования технологических параметров, широкий набор сервисных функций для оператора. При этом все алгоритмы обработки информации должны успевать выполняться в течение определенного шага дискретизации системы.
Язык программирования для создания программы реального времени должен удовлетворять совокупности требований [82]. Должна быть обеспечена возможность выполнения нескольких процессов параллельно, передача данных между ними, переключение на основе приоритетов. Крайне важно наличие функций работы часами и синхронизации с реальным временем. Должен быть обеспечен прямой доступ к внешним портам компьютера, должны существовать механизмы обработки прерываний и исключений. Актуальной для таких задач является проблема коммуникации с внешними приборами: измерительными и исполнительными устройствами. Учитывая широкий спектр оборудования, используемого в поисковых научных и производственных задачах, необходимо чтобы программа обеспечивала работу со всеми из них. Немаловажной является возможность