Адаптивная системА управления процессАмИ роста кристаллов для методов Степанова и Чохральского

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана методика вычисления опорного сигнала в системе автоматического управления, использующей взвешивание растущего кристалла для методов Степанова и Чохральского. При вычислении опорного сигнала для метода Степанова впервые учтены члены, ответственные за вклад гидростатических сил на систему кристалл-расплав. 2. Экспериментально показано, что динамические характеристики процессов выращивания крупных кристаллов методами Степанова и Чохральского изменяются в ходе процесса роста, что свидетельствует о необходимости применения адаптивного регулирования при автоматизации этих методов выращивания. Для метода Степанова обнаружено существенное различие переходных процессов для разного знака изменения управляющего воздействия. 3. Разработана новая методика автоматической настройки ПИД регулятора, состоящая из трех этапов: накопление экспериментальных данных об ОУ в ходе управления процессом при помощи релейного регулятора, вычисления коэффициентов модели объекта управления и определения коэффициентов ПИД регулятора на основе построенной математической модели и заданного эталонного переходного процесса. 4. Впервые создан программный адаптивный регулятор, учитывающий особенности процесса выращивания кристаллов методами Степанова и Чохральского. Данный регулятор состоит из блока "Супервизор", автонастраиваемого ПИД регулятора, автонастраиваемого предиктора-корректора управляющего воздействия и релейного регулятора. 4. Исследованы спектры шумов в информационном сигнале с датчика веса и предложена методика, основанная на спектральном анализе сигнала, позволяющая обнаруживать неисправности в механических частях ростовой установки. Для САУ разработана двухступенчатая схема цифровой фильтрации сигнала с датчика веса состоящая из каскада двух цифровых перестраиваемых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой. 5. Для метода Степанова разработан алгоритм автоматического затравливания при групповом выращивании кристаллов. 6. Разработан алгоритм автоматического управления для выращивания сапфировых полусфер методом локального динамического формообразования с формообразователей различного типа. 7. Под управлением разработанного ПО "Аура" были выращены методом Чохральского с применением автонастройки регулятора два кристалла алюмоиттриевого граната длиной около 35 см. Точность поддержания радиуса конусов разращивания и заужения составила 0.7мм, основного цилиндра 0.5мм. 8. В рамках производственных испытаний было проведено 664 ростовых процесса на протяжении 3 месяцев на 4 установках. Было показано, что применение ПО "Аура" привело к увеличению выхода годной продукции с 66% до 71% при выращивании методом Степанова пакетов из 10 сапфировых лент сечением 2.5 х 37 мм, позволила одному оператору обслуживать четыре установки вместо двух (при ручном управлении). 9. Впервые выращены методом локального динамического формообразования сапфировые полусферы диаметром 100 мм. Получены образцы с незначительным количеством блоков, с разориентацией не превышающей . 10. Предложено объяснение причины возникновения слоя приповерхностных пор при выращивании кристаллов методом Степанова. Проведенный расчет распределения примеси показал, что в мениске возникают компактные области вблизи боковых кромок кристалла с концентрацией примеси, превышающей более чем на порядок исходную концентрацию примеси в расплаве. Выводы Проведенное исследование процессов выращивания кристаллов методами Степанова и Чохральского показало значительное изменение их динамических характеристик с течением времени. Полученные экспериментальные данные позволили выбрать необходимый закон регулирования и разработать методику его автоматической настройки. В результате была создана адаптивная САУ для этих методов, позволившая увеличить выход годной продукции. Список опубликованных по теме диссертации работ 1. Бородин А.В., Петьков И.С., Францев Д.Н. Алгоритм управления профилем кристалла для автоматического выращивания методом Чохральского // Научное приборостроение. 2002. Т. 12. № 1. C. 25. 2. Software Engineering for Automated Growth of CZ and EFG Crystals using Weight Control / Borodin A.V. [et. al.] // The Thirteenth International Conference on Crystal Growth in conjunction with The Eleventh International Conference on Vapor Growth and Epitaxy, Kyoto Japan. 2001. P. 389. 3. Бородин В.А., Жданов А.В., Францев Д.Н. Математическое моделирование распределения примеси в мениске расплава при росте профилированных кристаллов сапфира // Кристаллография. 2002. Т. 47. № 4. С. 1-6. 4. Бородин В.А., Жданов А.В., Францев Д.Н. Математическое моделирование распределения примеси в мениске расплава при росте профилированных кристаллов сапфира // Физика кристаллизации. М.: Физ. Мат. Лит., 2002. С. 276-284. 5. Бородин А.В., Бородин В.А., Францев Д.Н. Разработка систем автоматического управления процессами получения кристаллов из расплава для методов Чохральского, Степанова и локального динамического формообразования // Тезисы докладов X национальной конференции по росту кристаллов. М.: ИК РАН, 2002. С. 148. 6. Borodin A.V., Frantsev D.N. Development of a start-to-finish automation system for shaped sapphire crystals growth // J. оf Crystal Growth. 2004. V. 275. №1-2. P. 2089–2097. 7. Бородин А.В., Францев Д.Н., Юдин М.В. Разработка программно-технического комплекса сквозной автоматизации технологического процесса получения профилированных кристаллов // Изв. АН, Сер. физ. 2004. Т. 68. № 6. C. 878-883. 8. Borodin A.V., Frantsev D.N. Development of a start-to-finish automation system for shaped sapphire crystal growth // Abstracts of the fourteenth international conference on crystal growth (ICCG-14). Grenoble, France. 2004. P. 440. 9. Growth and characterization of large-scale sapphire domes produced from the melt by the local dynamic shaping technique / Borodin A.V. [et al.] // J. оf Crystal Growth. 2004. V. 275. №1-2. P. 2105–2111. 10. Разработка оборудования и развитие технологии получения кристаллов сапфира сложной формы методом локального динамического формообразования / Бородин А.В. [и др.] // Тезисы докладов XI национальной конференции по росту кристаллов. М.: ИК РАН, 2004, С. 166. 11. Управление профилем кристалла при выращивании сапфировых полусфер диаметром 100 мм методом локального динамического формообразования / Бородин А.В. [и др.] // Изв. АН, Сер. физ. 2004. Т. 68. № 6. С. 791-796. 12. Разработка оборудования и технологии выращивания монокристаллов сапфира сложной формы / Андреев В.С. [и др.] // Тезисы докладов XII национальной конференции по росту кристаллов. М.: ИК РАН. 2006. С. 497. 13. Advanced technologies of shaped sapphire fabrication / Borodin A.V [et al.] // Abstracts of the fifteenth international conference on crystal growth (ICCG-15). Salt lake city, USA. 2007. P. 601.

Похожие:

	Практическая работа «Выращивание кристаллов медного купороса и хлорида... А во-вторых, в результате деятельности проекта будет создана презентация «Кристаллы и их применение» и выращенные кристаллы медного...		Рабочая программа дисциплины Целью дисциплины является изучение принципов и методов аппаратного и программного обеспечения систем управления технологическим оборудованием...
	Адаптивная система управления внутрисосудистым медицинским микророботом Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н. Э. Баумана		Фгбоу впо «удмуртский государственный университет» физико-энергетический... Научиться оценить влияние различных дефектов структуры на качественные характеристики кристаллов, используемых в различных областях...
	Практический семинар «Оборудование и технологии роста кристаллов 2009» Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Связи с общественностью» протокол № от 20 г		Рабоч ая учебная программа дисциплины Системы управления химико-технологическими процессами Это одна из основных дисциплин профиля, так как без знания современных систем управления технологическими процессами невозможно сознательно...
	Антикоррупционные меры контроля над организованной преступностью Примером расчета темпов реального роста экономики на основании косвенных методов является использование в качестве индикатора роста...		Рабоч ая учебная программа дисциплины Технология тонких пленок и покрытий Целью освоения дисциплины является изучение физических явлений, происходящих на различных этапах процесса напыления и роста пленок;...
	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Цель дисциплины: освоение студентам основных закономерностей наследования и изменчивости признаков организмов, их генетической основы...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Сущность качества и управления им, основные методы управления качеством, сферы приложения методов управления качеством, сферы приложения...
	Реферат: «Выращивание кристаллов в домашних условиях» Мир кристаллов это сказочно красивый мир. Они завораживают своим блеском, многообразием цвета и форм		Алмазодобывающая промышленность россии Мы живем среди кристаллов, ходим по ним и широко используем их в нашей повседневной жизни. Земная кора на 95 состоит из кристаллов....
	Разработка моделей принятия решений с применением методов искусственного... Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)		Г. Ю. Ксензова Адаптивная система обучения Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Развитие социальной ответственности бизнеса как инструмента совершенствования... Работа выполнена на кафедре социальной политики и управления социальными процессами Академии труда и социальных отношений		Учебной дисциплины наименование дисциплины биология рекомендуется для направления подготовки Земли для обеспечения систем охраны биоразнообразия и управления биологическими процессами