基于流量预测的波纹管泵流量脉动抑制控制方法

作     者：顾晓伟 周明昊 申慧敏 GU Xiaowei;ZHOU Minghao;SHEN Huimin

作者机构：上海理工大学机械工程学院上海200093 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第9期

页      面：1684-1691页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 080704[工学-流体机械及工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52175055) 

主　　题：波纹管泵(BsP) 流量脉动 流固耦合仿真 神经网络流量预测模型 COMSOL Simulink 前馈控制 

摘      要：随着晶圆内部线宽减小,在晶圆制造的湿法清洗工艺中对超纯水杂质颗粒的数量和直径提出了更严格的要求,以提高晶圆生产的产量,因此,对作为流控部件的波纹管泵(BsP)有更高的要求。针对波纹管泵运行过程中流量脉动导致的超洁净水颗粒杂质增加和晶圆良品率下降的问题,提出了一种基于神经网络流量预测模型的流量脉动抑制控制方法。首先,阐述了波纹管泵的工作原理和流量脉动产生的原因;然后,介绍了波纹管泵流固耦合模型的搭建方法,使用神经网络流量预测模型建立了流量脉动前馈控制的理论方法;最后,使用COMSOL仿真进行了流量预测模型验证研究,基于Simulink仿真平台开展了前馈控制应用于流量脉动抑制的验证研究。研究结果表明:在流量为[3.39,5.01]L/min时,预测的绝对流量误差范围为[8.0×10^(-1),1.6×10^(-1)]L/min;当流量为5.0 L/min时,最大流量脉动可从1.6 L/min降至4.0×10^(-1) L/min。在仿真验证中,该方法对波纹管泵脉动抑制有显著的效果,还可以有效提高波纹管的性能。