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MOCVD温度控制系统设计

作　者: 周峰
导　师: 许力
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: MOCVD 温度控制 xPC Target 欧陆控制器智能算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文主要研究MOCVD设备的温度控制。温度控制作为MOCVD重要的技术组成,一直是研究的热点。本文首先从MOCVD设备的结构入手,介绍了MOCVD系统的组成,并对各个组成部分功能做了简要描述,重点介绍了反应腔的结构。紧接着详细介绍了反应腔内具体反应流程,与温度控制的具体区间相对应。由于MOCVD设备成本很高,用于实验室仿真不太现实,本文结合真实设备的控制方案建立了一套软硬件仿真平台。硬件平台是基于xPC Target的对象模型和欧陆温度控制器,软件平台主要包括xPC Target监控软件和温度控制监控软件。本文设计的各种温度控制算法都是基于上述仿真平台测试之后应用与真实系统的。本文使用的控制方法主要包括常规PID、分段PID、模糊PID和神经网络PID。首先介绍了PID的工作原理,并将常规PID控制应用到系统中,分析了具体控制效果。针对常规PID不适合所有温区控制的问题,本文采用了分段PID进行改进,并取得了很好的效果。为了更好的适应设备间的差异性,本文将智能控制算法引入到MOCVD的温度控制系统中,设计了基于变论域的模糊PID控制器和基于建模的神经网络PID控制器,并进行了仿真控制,取得了理想的效果。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 课题研究内容及论文组织结构  12-14
    1.3.1 课题研究内容  12-13
    1.3.2 论文组织结构  13-14
  1.4 本章小结  14-15
第2章 MOCVD系统简介  15-26
  2.1 MOCVD方案介绍  15-19
    2.1.1 MOCVD方案生长流程  15-18
    2.1.2 MOCVD方案优缺点  18-19
  2.2 MOCVD系统组成  19-22
    2.2.1 人机控制系统  19-20
    2.2.2 气体运输系统  20-21
    2.2.3 冷却系统  21-22
  2.3 MOCVD反应腔结构  22-25
    2.3.1 常见反应腔结构  22-24
    2.3.2 反应腔加热器结构  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 MOCVD软硬件仿真平台设计  26-48
  3.1 MOCVD硬件仿真平台  26-34
    3.1.1 基于xPC Target的对象平台搭建  27-29
    3.1.2 数据采集卡驱动实现  29-32
    3.1.3 温度控制器功能设计  32-34
  3.2 MOCVD软件仿真平台  34-39
    3.2.1 基于Simulink的控制方案实现  34-36
    3.2.2 xPC Target监控软件设计  36-38
    3.2.3 温度控制监控软件设计  38-39
  3.3 常规PID控制算法在MOCVD设备上的应用  39-46
    3.3.1 PID控制简介  40-42
    3.3.2 仿真验证平台可行性  42-44
    3.3.3 真实平台测试效果分析  44-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章 MOCVD温度智能控制算法设计  48-66
  4.1 智能控制算法简介  48-51
    4.1.1 智能控制的发展  48-49
    4.1.2 智能控制算法的分类  49-51
  4.2 MOCVD温度模糊控制器设计  51-59
    4.2.1 模糊控制算法介绍  51-54
    4.2.2 基于变论域的模糊控制器设计  54-58
    4.2.3 模糊控制器测试效果分析  58-59
  4.3 MOCVD温度神经网络控制器设计  59-65
    4.3.1 神经网络算法介绍  59-60
    4.3.2 多层感知器与BP算法  60-62
    4.3.3 基于建模的神经网络控制器设计  62-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章总结与展望  66-68
  5.1 工作总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-70
硕士期间参与的项目和发表的论文  70

MOCVD温度控制系统设计

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