无味卡尔曼滤波在直拉法单晶硅直径控制中的应用研究

发布时间：2020-07-18 12:33

【摘要】：无味变换(Unscented Transformation, UT)是一种为了解决系统非线性问题而提出的,利用统计学原理来对过程的后验概率分布状态进行精确估计的算法。结合卡尔曼滤波技术形成的无味卡尔曼滤波技术(Unscented Kalman Filtering, UKF)可以广泛应用于非线性系统的信号处理、状态估计、滤波等领域,并且有非常好的表现。本文的研究对象是一个复杂的切克劳斯基法单晶硅生产过程,主要研究内容是提高单晶硅直径控制的精度。在控制工程中,状态反馈控制的性能优于输出反馈控制。对于具有高度非线性的受控对象,当其状态量具有较强的随机特性时,基于无味变换(Unscented Transformation, UT)的卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filtering, UKF)比传统的扩展卡尔曼滤波具有更好的状态估计性能。本文将无味卡尔曼滤波技术应用于直拉法单晶生产过程(Czochralski process)中固液汽三相交界处表面张力层的高度估计,此状态用于反馈控制可显著提高晶体直径的控制精度,由此推算出的单晶硅棒生长速度对热场温度的调整也能起到指导作用。然而单晶硅结晶过程的动态模型中各个状态量与晶体直径之间的非线性关系复杂,晶体直径的测量噪声幅度也比较大,通过本文设计并实现的UKF解决了这些问题。本文最后一章的研究结果表明,UKF比EKF更加适用于非线性系统的信号处理、状态估计、滤波等。本文同样介绍了几种不同的无味卡尔曼滤波衍生形式,并且通过比较具体实验中不同形式卡尔曼滤波器的状态估计效果,展示了不同σ点集的选取规则与对滤波器性能的影响。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN304.12
【图文】：

值进行闭环调节的，所Ｗ直径的变化又会反过来影响拉速的变化。因此我们可Ｗ逡逑看出在控制系统中，液面温度、拉速和晶体直径是相互影响的，各变量之间的关逡逑系如图２－１所亦：逡逑}阱澹苠义

本文编号：2760895