准分子激光器高精度温度控制系统设计与研究

发布时间：2018-05-13 07:29

  本文选题：准分子激光器 + 温度控制　； 参考：《合肥工业大学》2015年硕士论文

【摘要】：目前,准分子激光器(Excimer laser)已广泛应用于科研、微加工、医用等领域。准分子激光器工作时,放电腔内会产生大量热量,从而会使腔体温度过高,进而影响到激光的能量稳定性及其他工作参数,因此需要对激光器腔体的温度进行控制,确保激光器运行在最佳工作温度状态,如KrF准分子激光器最佳工作温度为50℃左右；ArF准分子激光器最佳工作温度为60℃C左右。本论文以ArF准分子激光器腔体温度为研究对象,采用铂电阻温度传感器Pt100采集温度,以德国Burket公司生产的比例阀为执行元件,设计了一款以MC9S12XS128为核心控制器的温度控制系统,其具有体积小、接口多、控温精度高、易于调试等特点。系统由三大部分组成：温度测量单元、控制器模块、水冷模块。论文首先介绍了温度测量和控制的发展现状,接着给出了系统控制方案,并研究与设计了系统的硬件和软件,重点阐述了增量式PID算法、改进增量式PID算法、智能PID算法的原理,并通过仿真和实验,比较了三种算法下的温度控制效果。实验证明：三种算法皆能实现对温度的控制,可使温控精度达到±0.2℃；且智能PID算法控制下,系统调节时间较短,超调最小,在激光器重频改变时仍能够在较长时间内保持良好的稳定性。最后,通过观察实验结果,发现系统具有延时特性,因而研究了Smith预估控制,并进行了理论仿真。仿真结果表明Smith预估控制可以有效改善系统的稳定和动态性能。
[Abstract]:At present, excimer laser has been widely used in scientific research, microprocessing, medical and other fields. When the excimer laser is working, a large amount of heat will be produced in the discharge cavity, which will cause the temperature of the cavity to be too high, which will affect the energy stability and other working parameters of the laser, so it is necessary to control the temperature of the cavity. The optimal operating temperature of the KrF excimer laser is about 50 鈩，

本文编号：1882243