空间晶体生长炉综合控制软件包的设计与研究

【作者】 于强； 俞号峰； 刘威；

【机构】 中国科学院空间科学与应用研究中心；

【摘要】 空间晶体生长炉是用于微重力条件下进行晶体生长的科学实验设备,其性能的优劣直接影响着空间科学实验的结果。空间晶体生长炉控制对象复杂,具有纯滞后、强耦合、非线性等不利于控制的特性。为了充分利用微重力实验资源,在一次飞行实验任务中,空间晶体生长炉需要加工12个样品,每一个样品在加工过程中的温度都要进行精确控制。由于这些样品的热特性不一样,而每一个样品的加工温度不一样,这也就增加了炉温控制的难度。为高效地实现对每一个样品温度的精确控制,本文研究了空间晶体生长炉综合控制软件包,利用该软件包可大大提高控制参数的获取效率。软件包包括系统辨识、参数整定、系统仿真和实时控制四个部分。采用工业上常用的阶越响应法获得实验数据,使用相关系数法和增广递推最小二乘法辨识系统模型和参数,可提供十余种一阶和二阶的模型,并可扩展为多阶模型。用极小化二次型目标函数的方法,计算最优控制参数。对给定的模型和控制参数,采用PID算法进行控制性能仿真;也可扩展使用神经元网络控制、自适应控制、预测控制等其他控制方法进行仿真。可将控制参数投入运行,使用仿真过程中使用的控制方法在线控制晶体炉温度。介绍了软件包的基本原理、功能、特点,及其在实际中的应用。更多还原