基于模糊控制的HVPE生长设备温度控制系统

作     者：王超 孙文旭 马晓静 陈纪旸 栾义忠 马思乐 WANG Chao;SUN Wen-xu;MA Xiao-jing;CHEN Ji-yang;LUAN Yi-zhong;MA Si-le

作者机构：山东大学海洋研究院山东青岛266237 山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2020年第27卷第6期

页      面：765-770页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFB0404201) 

主　　题：氢化物气相外延 温度控制 PLC 模糊PID MATLAB仿真 

摘      要：氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。